“梦天”黑科技丨这些“瘦身”秘诀，不仅用在“胖五”，还用在高铁和汽车
网友投稿2022-11-25大中小评论
10月31日，在全国上下学习宣传贯彻党的二十大精神之际，中国空间站梦天实验舱由长征五号B运载火箭发射成功。随着“梦天”成功对接和转位，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成！发射任务中，一系列航天高科技助力“梦天”圆梦。我们开设《“梦天”黑科技》专栏，对部分代表性的技术和产品展开解读，展示航天科技高水平自立自强、创造美好生活的创新成果。
发射梦天实验舱的长五B火箭不仅是“大力士”，还是位“瘦身达人”，它的身材管理秘诀更是应用到我国的高铁、新能源汽车等产品。
▲ 箭起海之南（宿东 摄）
为什么火箭要做身材管理
运载火箭的能力有多大，航天发展的舞台就有多大。作为进入太空的运载工具，运载火箭是一切太空活动的前提和基础。也就是说，火箭自重越轻，能够“举”起的东西就越大，运载能力和价值也就越大。
被称为“胖五”的长征五号系列运载火箭代表了我国运载火箭科技创新的最高水平。为成为更完美的“大力士”，火箭不断从自身下功夫，减轻自重。
减出最优“体脂率”
想减重，体脂率是一个重要指标。火箭的“体脂率”计算包含了火箭结构的海量数据。
一院总体设计部三室强度组组长王斌介绍，长五系列火箭结构构造复杂，每一个部段都由众多零部件组成，每个零部件又包含多个参数，这些参数既要考虑重量，又要考虑结构强度，为“减重”设计带来很大的困难。研制团队通过海量的参数优化和仿真分析，为各个部段关键零部件算出了最优“体脂”参数。
因此，长五系列火箭起飞重量800多吨，其自身的重量却只占约10%，有的部位如鸡蛋壳一样薄，也能结实坚固。
减掉局部“赘肉”
根据体脂参数，火箭整体结构减无可减后，长五系列火箭开始局部塑形。
703所型号专项副主任工程师李桂洋说，复合材料夹层结构就像箭体局部塑形的手术刀，我们用这把手术刀不但要给“胖五”瘦身，还要给“胖五”健体。
长五B火箭的芯一级尾段底板位于箭体最后，不仅是发动机舱，当火箭竖立在发射台上时，还能起到支撑作用。这块底板原重超过700公斤。
“我们采用‘大直径大厚度碳纤维复合材料蜂窝夹层结构整体成型’瘦身方案，利用壁厚几十微米级的铝蜂窝结合轻质高强碳纤维复合材料使得底板在满足结构刚度和承载能力的情况下，实现一级尾段减重约400公斤，材料上薄如蝉翼，结构上坚如磐石。”
研制人员没放过火箭的任何可减局部，就连“乘客”的“座椅”也经过了反复精减。
长五B火箭托举的“乘客”都超过22吨，相较传统的“座椅”，必须同时兼顾承载力的提升和结构重量降低的目标。李桂洋介绍，仅仅在结构材料的选取上就有数百种组合方式需要验证，在经过一轮轮方案论证、一次次的工艺验证、一级级的考核试验后，最终突破了瘦身减重的关键技术，确保“座椅”的高质量和轻盈性。
值得一提的是团队针对大型“座椅”结构实施“精准”塑形手术，“座椅”对接面实现近净尺寸成型，也解决了大型“座椅”的塑形成本问题。
减脂不减肌
有人担心，瘦了会不会弱不禁风。咱们火箭可是科学减肥，不仅如此，“胖五”身上还有很多巧妙结构，设计简洁、用料精巧，却能让火箭拥有发达的肌肉。
长五系列火箭每个助推器与芯级之间的主捆绑接头就具备这样的能力。王斌说，研制人员为主捆绑接头创新设计了一个镂空三角形结构，用料少、传力优，还能够让每个瘦身约50公斤的“捆绑接头”受力达几百吨。
对于一个胖子来说，减肥是件极其困难的事，而火箭的瘦身减肥还要拥有“一两拨千斤”效果。尽管难度很大，但火箭研制人员还是通过种种方法，让“胖五”拥有完美身形，在一次次托举“乘客”前往太空时，发挥出更大的力量。
▲ 静待圆梦飞天（宿东 摄）
你以为火箭减肥的方法，只能用在火箭上吗？
我国的高铁、新能源汽车等产品也在应用这些“瘦身”方法，获得了纤瘦而结实的精干体型。航天技术开始与生活深度碰撞，为我们带来更多的便利与惊喜，这正是航天科技致力于创造的美好生活。
来源/航天科技集团一院
文/王海露
编辑/杨成 赵聪
校对/高一鸣
监制/黄希
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