9月20日，长征七号遥四运载火箭(以下简称“长七火箭”)在中国文昌航天发射场将天舟三号货运飞船送入太空，并成功送入预定轨道。天宫迎来了新的访客。

宇航员要在空间站长期停留，吃、穿、用甚至呼吸必要的物质，维持空间站正确轨道所需的燃料要用货运飞船运输。为了保障“太空快车”在运输过程中的安全，中国航天科技集团公司第一研究院的研制人员特意将火箭改装成了一辆具有防热、防雨、防风功能的“货运车”。

天舟三号货轮在文昌点火起飞。胡伟照片

据悉，长征七号运载火箭是为满足我国载人空间站工程发射货运飞船的需要和未来载人运载火箭升级换代的长远需要而研制的新一代高可靠性、高安全性中型运载火箭。

“开衫”式“防热服”

在火箭飞行过程中，核心发动机会发出巨大的火焰。此时，助推器后面的过渡段将承受火焰喷射产生的强大热流。如果热防护设计不足，结构将被烧蚀，过度设计将影响火箭的运载能力。设计师创新了防热材料的应用和安装方式，在火箭助推器上放置了开衫一样的特殊防热毡，不仅重量更轻，而且防热效率更高。

航天科技集团一院长征七号遥四运载火箭结构设计师姚瑞娟介绍，如果采用传统方法，在助推器后面的过渡段喷涂热防护涂层，生产周期较长。于是，设计师创新思路，将防热服从后过渡段表面的“喷涂”改为在身上“穿着”。

设计师用耐高温材料为助推器制作了一种柔性防热毡。它有“内”、“面”和夹层，从靠近核心层的一侧开始，在远离核心层的外侧开口。它像“开衫”一样包裹助推器，这样可以保护后过渡段免受火灾。

姚瑞娟指出，采用传统的防热方法，将防热涂料整体喷涂在助推器上，重量在70kg-100kg之间，而新型防热毡的重量只有20 kg左右，重量减轻了75%左右，防热效果更好。柔性防热毡已在长七火箭上成功应用，未来将推广到其他型号。

特殊的“雨衣”结构是防水的。

新一代运载火箭发射场气候湿润，雨量较大，全年12小时内降水多为5-15毫米的中雨。发射窗口时，主动火箭总是避开雷暴，而长七火箭能在中雨中发射，这得益于新一代运载火箭的防水设计。

其实火箭防水不止是防雨。看过火箭发射的人都看过装填后的火箭。由于低温推进剂的影响，箭体表面温度较低，冷凝水像雨一样顺着箭体流下，这也是火箭应该防的水。此外，箭壁和管道上的冷凝水可能会结冰，当冰融化时，会形成霜和融水。

火箭如何防水？航天科技集团第一研究院综合部设计师卢松涛表示，在防水设计上，我们遵循“单机能解决的，不在系统，而在系统，不在整体解决”的原则，从“产品源头”解决防水问题。

在新一代运载火箭设计之初，通过结构设计尽量实现防水功能。卢松涛说，“长七”火箭仅电连接器防水部分就有1000多个，不包括电缆本体、电缆进出口、仪表本体、仪表与结构之间的缝隙、结构整体专业防水，防水工作量明显。

最高可达8级风。

海南文昌发射场存在“浅风”，给长七火箭垂直过渡带来挑战。龙的总设计师程唐明

一般陆地最大风力等级为9级，气象学上8级以上风力将达到“大风”级别。每年8月至11月，海南文昌发射场都会受到强热带风暴和台风的影响。由于它靠近大海，风速随着它离地面高度的增加而增加。

程唐明说，文昌发射场在离地面50-60米高度的风速比地面高得多。我们称这种随地面高度变化的风为“浅风”。“地面感觉微风，火箭水平可能是‘大风’。”

为此，“长七”火箭模型团队对火箭局部结构进行了适当加固，为火箭设计了“防风减载装置”。该装置采用可伸缩桁架结构，一端固定在活动发射平台的脐带塔上，另一端展开后与火箭二次发动机框架的接头对接，使火箭在垂直过渡过程中与脐带塔连接，可显著降低火箭上的风荷载。

有了“防风减载装置”，“长七”火箭不怕“大风”天气，可以全天候过渡。

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