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5.4吨推进剂如何注入中国史上最复杂航天器?

嫦娥五号探测器是我国航天领域迄今最复杂、难度最大的航天器之一。这个“复杂性”体现在方方面面,其中在海南文昌航天发射场完成的探测器组合体加注尤值一提。

图源:中国航天报

嫦娥五号携带的双组元推进剂,总重有5450多公斤。加上推进分系统近590公斤的产品重量,整个推进分系统重量达6吨多,约占嫦娥五号探测器8.25吨总重量的四分之三。

根据型号总体的统计数据,嫦娥五号共配置六百多台(套)产品,推进分系统就占到了二百多台(套),包括发动机、气瓶、贮箱、阀门等。其中,仅发动机就有6类77台,包含7500牛发动机、3000牛发动机、150牛发动机、120牛发动机、25牛发动机和10牛发动机。

推进分系统双组元推进剂加注时,嫦娥五号已经处于“四器”组合体状态。四个器摞在一起加注,更加接近飞行时状态,可以简化总装流程,降低总装技术风险,但比起单器状态,推进剂加注的难度和风险却大了很多。后者只需准备一套简单得多得加注系统,如同加油站给车加油,加满一辆再换另一辆。

“12个贮箱,要分成6组来加注;两种贮箱类型,金属膜片贮箱和表面张力贮箱;有需要抽真空的,有常压的;有需要对推进剂降温的,有希望保持常温的,加注方式各不相同;加注顺序还有交叉,要先加燃料,再加氧化剂,最后又回到燃料。此外,管子长、路数多、分叉多……需要关注的点多了很多。”嫦娥五号探测器系统副总师、六院型号总师洪鑫这样描述。

在他看来,嫦娥五号“四器”组合体状态下的加注,是我国航天器加注史上最复杂的一次。

首先,加注方式变复杂了。 组合体状态下的加注,与探测器的接口从单器状态的五六个增加到近20个,加注用的产品端管子路数从五六路增加到了近20路。组合体状态下,很多加注口位置抬高了,导致管路走向更加复杂、长度长了很多。以前,要保证管子不漏,只需照管好五六路、几十米长的管子,现在则需要同时管好近20路、约三百米长的管子。需要进行抽真空加注的是上升器,处于探测器最顶端,位置最高,管路最长,既要保证不外漏,还要保证真空性能。管路性能检测、调整改进的难度加大。

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