爲了保障“太空快遞”在運輸過程中的安全，研製人員將長征七號火箭打造成了防熱、防雨、防風的載人航天專屬“貨運專車”。

攝影：史嘯 姜文博

9月20日，航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術研究院（以下簡稱“火箭院”）抓總研製的長征七號遙四運載火箭（以下簡稱長七火箭）在海南文昌航天發射場託舉天舟三號貨運飛船駛入太空，成功將其送入預定軌道，“天宮”迎來了新的訪客。

載人空間站升空後，航天員要在空間站長期駐守，喫、穿、用乃至呼吸所需的物資，都要由貨運飛船及時送到空間站，空間站維持正確軌道所需的燃料也靠貨運飛船送。因此，作爲貨運飛船的運載工具，長七火箭在防熱、防雨和防風方面採取相關措施。

輕便的“防熱服”

火箭飛行過程中，芯級發動機會噴出巨大的火焰，此時，助推器後過渡段要承受噴焰回捲的強熱流，其熱防護設計如果不夠就會造成結構燒蝕，而過度設計又會影響火箭的運載能力。設計師們創新防熱材料應用和安裝方式，將像“開衫”一樣的特製防熱毛氈“披”在火箭助推器上，不僅重量更輕，而且防熱效率也更高。

據火箭院長七火箭結構設計師姚瑞娟介紹，如果採用傳統方法，在助推器後過渡段噴塗防熱塗層，生產週期較長。於是，設計人員創新思路，將防熱服由“噴”在後過渡段的表面變爲“披”在身上。

設計人員採用耐高溫的材料，給助推器做了一塊柔性防熱毛氈。它有“裏”、有“面”、有夾層，從靠近芯級的一側開始“披”上，在遠離芯級的外側開口，就像一件“開衫”一樣包裹着助推器，使後過渡段免受大火“烤”驗。

而這件“開衫”如何“披”得更牢固，防止它在火箭飛行時滑落呢？姚瑞娟說：“助推器後過渡段外表面有一些凸起的螺釘螺母，爲了使柔性防熱氈能夠緊密地貼合在後過渡段表面，防止其脫落，我們將防熱氈的邊緣部分用不鏽鋼條壓緊。同時，爲防止毛氈中間部分鼓起，每隔300毫米，安裝一個不鏽鋼墊片。通過螺釘螺母實現不鏽鋼條、墊片與後過渡段連接，這樣，這件‘開衫’披身上就再也掉不下來了。”

姚瑞娟介紹，採用傳統的防熱方式，在助推器上整體噴塗防熱塗層，重量在70千克至100千克之間，而新型防熱毛氈重量只有20千克左右，重量減輕約75%，且防熱效果更好。柔性防熱毛氈已在長七火箭上成功應用，後續還將推廣應用於其他型號。

攝影：史嘯 姜文博特製“雨衣”

現役火箭發射選擇窗口時都會避開雷雨天，而長七火箭則能實現中雨發射，這是因爲新一代運載火箭是做了“防水”設計的。

新一代運載火箭發射場氣候潮溼，降水量大，全年12 小時內降水5至15毫米的中雨較多。爲此，在火箭研製之初，火箭院就接到上級命令，要保證火箭能夠中雨發射，這就要求火箭要做好“防水”。

火箭防水都要防哪些水？具備中雨發射能力的新一代運載火箭其實不僅僅要防雨水。很多看過火箭發射的人都見過加註後的火箭，受低溫推進劑的影響，箭體表面的溫度低，冷凝水像下雨一樣順着箭體流下來，這也是火箭要防的水。除此之外，箭壁、管路上的冷凝水還可能結冰，冰融化又會形成冰霜融化水等。

火箭怎麼防水呢？火箭院總體部設計人員盧松濤說，在防水設計中，我們遵循“能在單機解決的，不在系統解決，能在系統解決的，不在總體解決”原則，從“產品源頭”解決防水問題。

在新一代運載火箭設計之初，防水功能儘量通過結構設計實現，例如在部段對接處加裝密封條、在細小孔徑和縫隙塗硅橡膠、在分離面設計密封塊等，起吊附件、箭體蓋板等配置了密封墊；在排氣孔處，設置了內置導流罩，實現排氣防水雙功能並舉；針對低溫液體貯箱加註後無法避免冷凝水聚集問題，採取封堵與疏導相結合的思路，在貯箱前短殼與絕熱層平齊的位置開設排水孔……

盧松濤介紹：“以長七火箭爲例，僅電連接器防水部位就有千餘處，這還不包含電纜本體、電纜進出口、儀器本體、儀器與結構縫隙和結構總體專業防水”，防水工作量之大可見一斑。

可抵八級風

海南文昌發射場有“淺層風”，給長七火箭垂直轉場帶來挑戰。火箭院長征七號運載火箭總設計師程堂明告訴記者：“爲了提升抗風能力，我們給長七火箭裝上了‘防風減載裝置’，這樣一來，即使遇到8 級大風的天氣，‘長七’火箭依舊可以轉場，它的抗風能力超過現役火箭。”

一般情況下，陸地上最大的風級爲9級，氣象學上，8級以上的風便達到“大風”的級別。每年8月至11月，海南文昌發射場會受到強熱帶風暴和颱風的影響，而且，由於臨海，風速隨着距地面高度的增加而越來越大。

程堂明介紹：“目前，國內主要的4個發射場中，除文昌發射場外，其它的發射場都在內陸，風速隨距地面高度的變化不大。”但文昌發射場不同，距地面五六十米高的地方風速要遠高於地面風速。“地面感受到的是微風，火箭一級的地方可能就是‘大風’了。我們將這種隨距地面高度而變化的風稱爲‘淺層風’。”程堂明說，這給長七火箭垂直轉場增加了難度。

長七火箭在垂直轉場時，若淺層風較大，對火箭結構強度是一個很大的考驗。考慮到這一因素後，長七火箭型號隊伍對火箭局部結構進行了適當加強，併爲火箭設計了一個“防風減載裝置”。

這套裝置採用可伸展的桁架結構，一端固定在活動發射平臺的臍帶塔上，展開以後另一端與火箭二級發動機機架接頭對接，這樣在垂直轉場過程中將火箭與臍帶塔連接起來，能夠顯著降低火箭受到的風載。

“在長七火箭合練箭執行合練任務時，我們特別安排了垂直轉場試驗，測風速和載荷。”程堂明介紹。由於當時文昌發射場僅有二、三級風，無法直接得到大風下的試驗結果，型號隊伍將試驗數據與縮比風洞試驗的數據進行比對，兩者基本吻合。

有了“防風減載裝置”，長七火箭不再怕“大風”天氣，可全天候轉場。