董佳莹 科技日报记者 付毅飞
9月20日，中国航天科技集团一院抓总研制的长征七号遥四运载火箭（以下简称“长七火箭”）在海南文昌航天发射场托举天舟三号货运飞船驶入太空，成功将其送入预定轨道。
航天员要在空间站长期驻守，吃、穿、用乃至呼吸所需的物资，都要由货运飞船运送；空间站维持正确轨道所需的燃料，也要靠货运飞船供给。为了保障“太空快递”安全运输，一院研制团队将长七火箭打造成防热、防雨、防风的载人航天“货运专列”。
防热“开衫”重量轻效率高
火箭飞行过程中，随着芯级发动机喷出巨大火焰，助推器后过渡段要承受喷焰回卷的强热流。其热防护设计如果不够会造成结构烧蚀，过度设计又会影响火箭的运载能力。
设计人员创新了防热材料的应用和安装方式，不仅重量更轻，防热效率也更高。
摄影：史啸 姜文博
一院长七火箭结构设计师姚瑞娟介绍，设计人员创新思路，将像“开衫”一样的特制防热毛毡“披”在火箭助推器上。这种柔性防热毛毡有里有面有夹层，从靠近芯级的一侧开始“披”上，在远离芯级的外侧开口，让助推器后过渡段免受“烤”验。
姚瑞娟介绍，如果采用在助推器后过渡段喷涂防热涂层的传统防热方式，不但生产周期较长，而且重量会达到70公斤至100公斤。新型防热毛毡重量只有20公斤左右，而且防热效果更好。在长七火箭上成功应用后，该技术还将推广应用于其他型号。
通过结构设计实现防水功能
大多数火箭发射时都会避开雷雨天，而长七火箭则能实现中雨发射，这是因为我国新一代运载火箭具备“防水”能力。
由于文昌航天发射场所处气候环境潮湿，降水量大，在我国新一代运载火箭研制之初，就将“能够在雨中发射”作为重要的设计要求之一。
除了防雨水，新一代运载火箭由于低温推进剂原因，箭体表面的温度低，会形成大量冷凝水，像出汗一样顺着箭体往下流。箭壁、管路上的冷凝水还可能结冰，冰融化又会形成冰霜融化水。这都是火箭需要防范的。
据一院总体部设计人员卢松涛介绍，自新一代运载火箭设计之初，防水功能尽量通过结构设计实现。例如在部段对接处加装密封条、在细小孔径和缝隙涂硅橡胶、在分离面设计密封块等，起吊附件、箭体盖板等配置了密封垫；在排气孔处，设置了内置导流罩，实现排气防水双功能并举；针对低温液体贮箱加注后无法避免地冷凝水聚集问题，采取封堵与疏导相结合的思路，在贮箱前短壳与绝热层平齐的位置开设排水孔等。
“以长七火箭为例，仅电连接器防水部位就有千余处。这还不包含电缆本体、电缆进出口、仪器本体、仪器与结构缝隙和结构总体专业防水。课件防水工作量之大。”卢松涛说。
遇到8级大风也能垂直转场
50多米高的长七火箭，需要站立在移动发射平台上完成垂直转场，这会受到当地浅层风的挑战。
据了解，每年8 月至11月，文昌发射场会受到强热带风暴和台风影响，而且由于临海，风速随着高度增加而越来越大。如果再地面感受到的是微风，吹到火箭“头上”的可能就是大风了。
一院长征七号运载火箭总设计师程堂明介绍，为了提升抗风能力，长七火箭上装有防风减载装置，使其抗风能力超过现役火箭。即使遇到8级大风天气，长七火箭依旧可以转场。
据介绍，这套装置采用可伸展的桁架结构，一端固定在活动发射平台的脐带塔上，展开以后另一端与火箭二级发动机机架接头对接，这样在垂直转场过程中将火箭与脐带塔连接起来，能够显著降低火箭受到的风载。
