长征五号运载火箭助推器偏置集中与低温内压耦合加载试验技术研究

易 果，刘 博，石正波，王瑞凤

（1.上海航天精密机械研究所，上海，201600；2.上海宇航系统工程研究所，上海，201108）

0 引 言

长征五号运载火箭（以下简称CZ-5）作为新一代大型运载火箭系列的基本型，是中国新一代大直径无毒无污染大推力液体捆绑运载火箭[1,2]。全箭首次采用液体助推器前捆绑接头主传力、助推支撑停放的设计构型，如图1 所示。不同于以往运载火箭型号，该设计构型导致的助推器结构承载特征包括：前捆绑接头作为主传力点，助推器头锥结构需承受轴向夹角7°的斜向2000 kN 以上偏置大集中载荷；采用全新的低温发动机，助推器液氧贮箱需承受液氧介质（-183 ℃）对其施加0.6 MPa 以上的内压载荷。

图1 助推器结构示意Fig.1 Structural of the Booster

因此，火箭研制中需开展一系列鉴定性试验，以获取结构承载响应数据[3～5]。但全新结构与承载形式下的试验面临诸多技术难点问题[6～9]：

a）单点偏置集中载荷的量级大、作用面积小、作用点离地高度超过15 m，试验载荷施加难度大、风险高；

b）单点偏置集中载荷作用点离头锥结构仅130 mm，易导致加载装置与头锥干涉，且离助推器中心轴线超过1800 mm，液氧贮箱下端面将承受的弯矩达4000 kN·m 以上，试验系统存在倾覆风险；

c）在液氧贮箱试验中，连接箱内传感器与箱外测量设备的穿舱装置面临深低温与高压的严酷环境，且由于贮箱内的气枕区域温度梯度明显，可能导致受温度影响的应变测量数据误差较大。

本文通过偏置大集中载荷施加、大弯矩载荷作用的防倾覆承载与深低温高压穿舱测量等试验装置的开发，以解决CZ-5 助推器试验加载、安全防护以及测量等技术难题，为新一代运载火箭的成功研制提供可靠保障。……