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逃逸塔 |
中文名称: 逃逸塔 外文名称: escape tower 功能: 逃逸救生 位置: 飞船的顶部 高度: 塔高8米 |
火箭为了满足载人飞船的需求,在长二捆的基础上增加了逃逸塔的设计,这使得长征二号F火箭成为我国所有运载火箭中长度最长的火箭。 长征二号F火箭直刺云霄的逃逸塔直接关系到航天员安全,逃逸塔下面连接着航天员座椅,上面装备有灵巧的逃逸发动机,一旦在发射时火箭检测出故障,航天员可以通过逃逸发动机离开火箭。[1]
研制历史
长征二号F火箭取消了其他火箭一旦姿态不稳便自动自毁的功能,配备了逃逸系统,一旦出现意外,它可以随时启动。
逃逸系统也叫逃逸塔,在飞船的顶部,塔高8米,从远处看像是火箭上的避雷针,与一般火箭圆锥形的头部很不相同。
它的任务是在火箭起飞前15分钟到起飞后160秒时间段内,也就是飞行高度在0公里至110公里时,万一火箭发生故障,它的顶端的11个火箭推进器可以拽着整流罩里的轨道舱和返回舱与火箭分离,并降落在安全地带,帮助飞船上的航天员脱离险境。
逃逸救生系统是因为火箭可能出现危及航天员生命安全的故障而存在的,因此在制定逃逸系统方案,提出逃逸系统设计指标之前,首先要清楚究竟会发生哪些故障。
从火箭发生过的事故以及美苏的载人航天经历可以看出,上升段最大的危险来源于火箭,最严重的后果是火箭爆炸,因此最有效的方式是"逃离"危险区域。
系统结构
组成部分
逃逸系统结构复杂,由五种固体发动机及整流罩的上半部分组成。这五种发动机分别是逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机。
逃逸主发动机的任务是为逃逸飞行器与故障运载火箭的分离及逃逸飞行器脱离危险区提供动力。
逃逸分离发动机的任务是为返回舱与逃逸飞行器的分离及逃逸塔和运载火箭的分离提供动力。
偏航、俯仰发动机的任务是,当发射台逃逸时,使逃逸飞行器能够偏出一定的水平距离(为返回舱着陆提供条件),其它情况逃逸时使逃逸飞行器偏出故障火箭的飞行轨道,将其布置在分离发动机的上部,以便在相同的推力下能够产生更大的力矩。
高空逃逸发动机的任务是:在逃逸塔抛掉以后,为逃逸飞行器提供离开故障火箭的动力,同时在发射台附近用来提高发射台逃逸弹道顶点的高度和水平距离。
任务
高空分离发动机的任务是:在无塔逃逸时为返回舱与逃逸飞行器的分离提供动力。
发动机分布在位于火箭头部的逃逸系统和上部整流罩上,上部逃逸塔内有10台发动机,从上至下为控制、分离、主逃逸和高空逃逸发动机,前三种负责39公里高度以下的逃逸工作,后一种在39至110公里高度内发挥作用。
中国特色
细心的人都会发现,逃逸发动机的外形很是特别,喷管弯弯的,倒挂着,和别的火箭发动机喷管都不一样。
面对这种"异型"的东西,我国的火箭发动机专家们也曾"迷惑"过,当年仅从有限的外国报纸、杂志上偶尔看见过,甚至都搞不清哪个是发动机,也不知道它到底行不行。
1993年5月,当时的发动机主任设计师、现任总设计师刘霓生赴俄罗斯考察时,与俄方人员谈起发动机时,仅一个发动机外壳,人家开口就要80万美元,令他这个中国同行很是受"刺激",心想还是回去自己搞吧,不信我们搞不出来。
渐渐地,我们要搞的发动机是什么样,他们在脑中有了大致轮廓,那就是借鉴美俄两个航天大国的各自经验与特点,走出具有中国特色的路。
逃逸发动机试验
经过选型、论证、研制、试验,到1995年4月19日,逃逸发动机第一次矗立在了位于秦岭深处的试车台上,大家对它充满希望。
巨大的轰鸣声在山谷里回响起来,不过1.6秒,喷管弯处突然喷出了火苗,并很快就烧出一个大洞,现场的人们都惊呆了。
只不过片刻工夫,发动机的壳体都被烟火熏得黑黑的,山上的草也被烧着了,试车台周围一片惨状,议论声也随之而起。
这种倒挂的喷管又一次引来质疑。
经过改进,这一年的8月底,逃逸发动机第二次立在试车台上。设计师们的压力显得比第一次还要大,生怕再出现什么"闪失"。
发动机在试车台应"挺"3.2秒,如果像上一次顶不过1.6秒,逃逸就成了一句空话。发动机点火了,有人算计着时间。
一分一秒过去,发动机经受住了考验。
但经检查,弯管内部2厘米厚的绝热层却被烧光了,露出了金属部分,高压高温的燃气造成了对喷管的严重烧蚀,其后果是会影响发动机的可靠性。
最先进
目睹"神舟"号载人飞船发射壮观景象的人们一定都会注意到,在火箭顶端有一个似避雷针似的尖塔状装置。它便是完全由我国自主研制的载人航天逃逸救生系统,学名叫逃逸塔。它承担着在火箭发射过程中万一发生危及航天员生命安全的意外紧急情况,确保航天员瞬间逃生、安全返回的任务;同时在发射顺利时它还必须点火工作脱离箭体让飞船得以继续飞行,因此,在整个发射过程中逃逸塔备受瞩目。"神舟"无人试验飞船四次遨游太空,逃逸系统次次成功经受了考验,成了航天员放心大胆去巡天的"定心丸"。承担逃逸塔动力装置研制工作的就是中国航天科技集团第四研究院,他们创造出堪称目前国际上性能最完善的逃逸救生方式的奇迹。