2019年12月27日20點46分左右,長征五號遙三運載火箭在海南文昌發射中心發射升空,並取得圓滿成功。本次搭載的是實踐二十號衛星,這是該型號火箭的第三次發射,也是時隔兩年多後再次執行發射任務。
作為中國首型5米芯級直徑的大推力運載火箭,長征五號運載火箭是中國首型大推力無毒無汙染液體火箭,運載能力位居世界前列,因為體型寬大,因為體型寬大,被親切地稱為“胖五”火箭。
長征五號是中國首個自主研製的新一代大型運載火箭,創下了多個“第一”與“之最”,代表了中國運載火箭科技創新的最高水平。長征家族中,長征五號可謂是名符其實的“大火箭”——起飛品質最大、起飛推力最大、箭體結構最大、運載能力最強、運載效率最高。
世界現役的大型運載火箭,從左到右分別是:重型獵鷹、重型德爾塔4、長征5號、質子M和阿麗亞娜5火箭
與國際同類現役運載火箭相比,長征五號近地軌道25噸左右的運載能力,已位居世界前列。其中,頭把交椅非SpaceX公司的重型獵鷹火箭莫屬,其近地軌道的運載能力可達63噸以上;其次是美國聯合發射聯盟的重型德爾塔4火箭,近地軌道運載能力為28.7噸;然後是長征五號火箭,近地軌道運載能力25噸,然後是俄羅斯的質子M火箭,近地軌道運載能力23噸,最後是歐空局的阿麗亞娜5火箭,近地軌道運載能力為21噸。
據了解,本次任務的成功,意味著中國具備發射更重的航天器,或將航天器送向更遠的深空的能力,是實現未來探月工程三期、首次火星探測、載人航天等等國家重大科技專項和重大工程奠定了重要基礎,邁出了建設航天強國的堅實步伐。根據官方資料,僅2020年等待長征五號的發射任務就有:新一代載人飛船的測試;中國火星探測器;嫦娥五號月球探測器。
塗料新材料助力“胖五”火箭
長征五號火箭
在長征五號大運載火箭的研製中,針對海南發射場年均溫度高,太陽輻照強,溼度大,鹽霧腐蝕等大氣環境及氣候、氣象特,為了解決火箭箭體表面帶的黃變、塗層老化等問題,中國航天科技集團公司一院703所開展了箭體外表面防靜電不黃變防護塗層工藝改進研究,該所研製的新型防護塗層防靜電、反射率和環境防護等效能基本達到國外阿里安系列火箭箭體外表面塗層的防護水平。
針對長征五號運載火箭箭體不同部段應用環境要求,703所研製出新型的白色防靜電塗層。該防護塗層實現了防靜電、高反射(白色)、高耐候、三防及力學等多種功能的相容匹配;解決了現役火箭箭體外表面塗層耐候性差、易黃變的問題,並彌補了其功能單一、環境適應能力差等缺點,滿足了長征五號大運載火箭研製任務書要求。
據了解,703所為長征五號大運載火箭研製的新塗層,耐黃變耐老化效能提高3個等級,通過對塗層填料復配比例等引數優化,實現了防靜電和高反射的相容。同時,通過對有關製備工藝的研究和逐級優化提高了新塗層的製備工藝穩定性,為提升火箭在海南發射的可靠性提供了支撐。
更值得一提到是,中科院上海矽酸鹽所科研人員研製的耐磨塗層及多種材料成功應用於長征五號運載火箭用液氧/煤油高壓補燃發動機,以及由遠征二號上面級和實踐十七號衛星組成的載荷組合體。
長征五號運載火箭助推器採用了中國具有自主智慧財產權的8臺新型120噸級液氧/煤油高壓補燃發動機。發動機中承載高速、高壓、強氧化、大熱衝擊等苛刻摩擦工況條件下的動密封尤為重要,是該發動機研製的技術關鍵之一。此前,國內尚無滿足要求的動密封配對摩擦副材料。
因此,上海矽酸鹽所科研人員針對液氧/煤油發動機渦輪端動密封的服役工況,採用耐磨塗層方案,通過塗層材料導熱效能與微結構的設計優化,突破了力學效能、抗熱衝擊性能、模擬實用工況的耐磨效能評估及製造工藝優化等關鍵技術,滿足渦輪端動密封的全部技術要求。在長征五號運載火箭採用的120噸級液氧/煤油高壓補燃發動機上,上海矽酸鹽所研製的渦輪泵密封動環塗層材料獲得成功應用。
據了解,該專案製備的渦輪泵密封動環氧化物陶瓷塗層,首次滿足了中國大推力高壓補燃液氧煤油發動機重複啟停的高承載摩擦磨損和鹽霧腐蝕的考核要求,已在長征六號、長征七號和長征五號新一代運載火箭成功應用。實現了液體火箭技術領域的重大跨越,力助中國成為世界第二個掌握此項技術的國家。
提到航空航天塗料,不得不提高一家“老字號”塗料企業——燈塔塗料。據悉,燈塔塗料研製的航空航天塗料業成功應用於長征五號運載火箭。在2017年,長征五號運載火箭型號辦公室向燈塔塗料發來感謝信,該公司長期支援長征五號運載火箭研製工作,為火箭配套的各種塗料產品滿足首飛要求,在飛行過程中表現優異,為任務圓滿成功作出了貢獻。該公司以實際行動踐行了創新驅動發展戰略和軍民融合發展戰略。
感謝信稱,探索浩瀚宇宙、發展航天事業、建設航天強國,是我們不懈追求的航天夢。未來長征五號運載火箭將承擔探月工程三期、載人空間站工程空間站艙段發射、火星探測等國家重大專項工程的發射任務,天津燈塔塗料公司將一如既往地對長征五號運載火箭的研製繼續給予大力支援,在建設航天強國、實現航天夢的征程上做出新的更大貢獻。
“燈塔牌”塗料代表著中國民族塗料工業的驕傲。中國第一輛紅旗牌轎車、第一輛解放牌汽車、第一臺拖拉機、第一座南京長江大橋、第一顆人造地球衛星、第一枚“長二捆”運載火箭,使用的均為“燈塔牌”塗料。在國家重點軍工專案、航空航天工程中,承擔了大量特種塗料的研製和生產,在中國載人航天“神舟”系列飛船、長征系列運載火箭、“嫦娥”系列繞月衛星、“天宮一號”等所選用的均為“燈塔牌”塗料。
燈塔塗料公司被列入天津市國防科技工業“十二五”規劃建設的航空航天塗料研發中心基地。燈塔油漆結合國家大飛機、新型號飛機、大火箭工程等開展無鉻高固體環境友好型飛機蒙皮底面漆、高固體底漆、高光譜紅外偽裝塗料及新型大推力液體火箭發動機用耐高低溫防鏽塗料的研製。目前,燈塔塗料用於航空航天的塗料品種涉及11大類50多個,具有耐高溫、耐腐蝕、抗幹、擾抗遮蔽、絕緣效能好等特點。
今天,“胖五”發射成功。
未來,我們的目標是星辰大海!