為全箭提供90%動力“上海力量”託舉起“胖五”一飛沖天

12月27日20時45分，長征五號遙三運載火箭發射實踐二十號衞星取得圓滿成功。“胖五”的4個助推器，是目前國內最大的低温液體助推器，為全箭提供了90%的動力，是長征五號火箭起飛的主要動力源，由中國航天科技集團八院承製，“上海力量”託舉起“胖五”一飛沖天。

“撐得住、點得着、分得開”

據中國航天科技集團八院院長張宏俊介紹，在這次任務中，八院負責長征五號遙三運載火箭的4個3.35米助推模塊抓總研製、助推伺服系統、配套芯級外安單機、天饋、電池等近200種產品。

作為目前國內最大的低温液體助推器，長征五號助推器的研製歷程長達10年。科研團隊突破了低温POGO分析和抑制技術、偏置集中力設計分析與試驗技術、氦加温增壓技術、尾部防熱技術等14項重大關鍵技術攻關，保證了助推器“撐得住、點得着、分得開”。

“撐得住”，是指長征五號加註完成後，4個助推器要承擔全箭860多噸的重量。同時，每個助推器安裝2台120噸液氧煤油發動機，起飛段也主要依靠助推器8台液氧煤油發動機的推力。“點得着”，是指助推器的增壓輸送系統，能夠創造滿足液氧煤油發動機點火的條件，並在飛行中提供穩定的推力。“分得開”，是指助推器推進劑耗盡後，芯級與助推器之間的前後捆綁連接結構能夠可靠解鎖，實現助推器與芯級的安全分離。

早在2017年7月，此次發射的長征五號4個助推模塊就已經運抵天津廠房，至今已存放27個月。這期間，八院科研團隊開展了“再設計、再分析、再確認”工作。

長征五號助推模塊採用了120噸大推力液氧煤油發動機，其產生的最高壓強達500個大氣壓。要控制好這種壓力，火箭的增壓輸送系統非常關鍵，高壓電磁閥是增壓輸送系統中的重要部件。

在合練箭進行多次試驗後，設計師發現電磁閥非金屬部分容易出現凹坑，存在一定隱患。閥門專業設計師更改設計，研製出“不鏽鋼基體+非金屬”複合結構。更改部分的結構僅幾毫米，在不到一個小拇指指節大小的零件上，加工出尺寸精密的凹槽，並進行非金屬的鑲嵌，最終解決了凹坑隱患，提高了電磁閥可靠性。

打造“最可靠的能量供給站”

中國航天科技集團八院811所承擔了長征五號箭上電池的研製工作，為打造“最可靠的能量供給站”，811所在總體的要求下，開展了一系列可靠性試驗及調整。

據長征五號電池技術負責人王冠介紹，此次發射的長征五號上的電池，最大的變化是電池組的“座椅”變了，安裝方式由綁帶式變成了支腳安裝。為進行這種改變，型號設計人員做了大量仿真和驗證試驗，確定方案後，對所有技術文件進行了更改，對所有已交付的電池組進行外殼更換。

36台電池組，每台電池組有19-20個單體電池，重新裝配時必須保持原樣；36台電池組裏面的每個跨接片、每個螺母，也都必須原封不動地裝回原處，而一台電池組最多有57片跨接片、80個螺母。在主管工藝師張曉霞帶領下和“上海工匠”顧威團隊助陣下，這項極為精細而複雜的更換工作圓滿完成。

不同於其它常温火箭，長征五號是加註液氫和液氧的“冰箭”。根據此次型號預案要求，在極端情況下，電池暴露在-10℃的環境44小時，也能滿足型號飛行使用要求。為此，科研人員首先制定了一系列預案，確保低温環境下加温系統的可靠性；其次，在電解液加註操作時，通過提升浸潤度提高電池性能。兩種手段並用，確保電池性能穩定。

為了全力以赴確保箭上電池的可靠性，811所還對電池原材料、零部件到最終成品，從源頭到最終所有的設計參數進行了梳理。同時，對全級次的供應商也進行梳理，制定關鍵外協外包管控措施，梳理關鍵外協點，每級都要簽署質量承諾書。經過可靠性增長試驗，評估電池可靠性達到了0.99996。

讓每一步都走得更紮實

長達27個月的存放，長征五號運載火箭的4個助推器很多零部件產品，都已經瀕臨或者已經超過最佳的使用期限。例如，插頭熱縮套管根部的熱縮膜、電纜表面的薄膜膠帶、貯箱的低温隔熱泡沫等，這些都是“牽一髮而動全身”的關鍵產品。

中國航天科技集團八院149廠作為4個助推器的總裝單位，在十幾萬個零件中，開展了產品超期風險識別，區分關鍵產品和非關鍵產品。對於關鍵產品，進行核心部件同批次產品的箭下複驗；對於非關鍵產品，進行箭上加固和替換填補措施，將潛在問題逐一排查。即使整箭複測結果良好，研製團隊還精益求精，將合練箭助推模塊上的單機或部件拆下，送回上海複測。

箭體停放在天津總裝廠期間，他們先後開展了結構系統、氣瓶增壓、閥門、測量控制單機等產品檢查及複查工作6大項，46個小項的匹配性測試，即時關注貯箱、單個產品的氣密性能。

總裝團隊負責人餘小波説：“每個助推模塊、每個項目，我們都要進行3-4次實驗，加上前後五次狀態附件和匹配性測試，助推器的每個零部件，我們至少有二三十次的親密接觸。只有讓每一步都走得更紮實，我們的心裏才更踏實。”