火箭换“锅底”了，重量轻了，力气更大了！_风闻

来源：微信公众号“中国运载火箭技术研究院“

　　一提到火箭贮箱，大家脑海里都会呈现出它如胶囊壳一样的外形，中间圆柱形，两个底部是像锅底一样的椭球形。现在，它的底部变成了锥形，就像一个漏斗。这看似简单的形状改变，却能让火箭重量更轻、力气更大。

△5米直径锥底结构贮箱

△5米直径椭球结构贮箱

　　左图是我国首件5米直径的锥底结构贮箱，由中国运载火箭技术研究院（简称“火箭院”）研制。别看只是变了些许形状，它却改变了我国延用多年的运载火箭贮箱设计方法，让火箭贮箱底能够承受发动机的推力，在产品研制、贮箱焊接上都有里程碑式的意义。

也许有人会问，为什么要将椭球形改为锥形呢？

　　众所周知，火箭的自重越轻，携带的燃料越多，其运载能力就会越大。火箭设计师们一直在火箭的整体布局、制造工艺等方面想办法，减轻火箭的自身重量。

　　火箭院总体设计部设计师董曼红说，传统的火箭贮箱只能承受内部燃料给它的压力。火箭发动机的推力都靠火箭后过渡段承受，再将力均匀扩散到箭壁壳上。这样的传力路径长，占据箭体空间大。为了节省空间，我们提出了一种传力路径短、技术风险小、结构效率高的联合传力方案，将椭球形箱底改为锥底，这是国内首次采用箱底传递大推力的方案。

那这样的设计能带来什么样的好处呢？

　　董曼红介绍，目前通过试验计算，锥形结构的火箭贮箱能承受火箭发动机55%的推力，采用该贮箱的火箭部段可减重15%。火箭“自重”轻了，就能“送”更重的有效载荷上天。

有更多的网友关心了，如果有这么多好处，为什么以往不采用这样的设计呢？

　　董曼红说，虽然看起来只是一个形状的改变，但在火箭贮箱设计中，这是一场颠覆性的变革。比如，锥底角度的大小就是其中一个关键因素，反复经历了多次修改。

　　锥角直接关系着贮箱能承受发动机推力的大小。锥角小，火箭的长度会加长，不利于减重；锥角大，不利于传递发动机的推力，而且锥底很容易因失稳而遭到难以预料的损坏。因此，设计师们采用对发动机机架、贮箱、后过渡段联合设计的方式，反复迭代不断优化，最终才确定了锥角大小。

△5米直径锥底结构贮箱正面

这样的设计必然会对制造工艺提出更高的要求，又是怎么解决的呢？

　　目前，与我国传统火箭贮箱相比，5米直径锥底结构贮箱后底焊接区厚度增加一倍，箱体结构的刚性也显著增强，无论是装配工艺，还是焊接角度，锥底结构的贮箱生产难度都远超现有型号产品。

　　承接了这项任务后，天津航天长征火箭制造有限公司（以下简称“天津火箭公司”）组织力量开展了大量的焊接工艺攻关试验，制定了全新的焊接工艺，确定了相应的成型方法，解决了该贮箱结构复杂、焊缝位置特殊、焊接厚度大等问题，实现了5米直径锥底结构贮箱的高性能精确成形。

△正在安装的锥底结构贮箱前底

 △锥底结构贮箱筒段完成翻转

　　目前，该贮箱已完成生产，并通过了相关的试验验证，将在我国新一代载人火箭上应用，为我国运载火箭结构轻质化设计提供了技术支撑。