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发射“天宫一号”目标飞行器的“长征二号FT1"火箭首次采用了( )曲线头锥。

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参考答案:冯•卡门

题目解析:

西奥多·冯·卡门(theodore von Kármán,原名Szol-loskislaki Kármán Tódor,1881年5月11日—1963年5月6日),匈牙利犹太人,1936年入美国籍,是20世纪伟大的航天工程学家,开创了数学和基础科学在航空航天和其他技术领域的应用,被誉为“航空航天时代的科学奇才”。他所在的加利福尼亚理工学院实验室后来成为美国国家航空和航天喷气实验室,中国著名科学家钱伟长、钱学森、郭永怀都是他的亲传弟子。

长征二号FT1火箭是为发射天宫一号特别研制的改进型长征二号F火箭,全长52米,起飞质量493吨,运载能力最大8.6吨。由于长征二号FT1火箭体积比其他长征二号F运载火箭大,整流罩也相应增大,未设逃逸塔,控制系统首次采用了先进的迭代制导技术,可靠性和安全性是火箭家族中最高的。

在发射“天宫一号”时,火箭外形上的最大变化是整流罩。整流罩位于火箭顶端,有着火箭的“皇冠”之称。

火箭升空前,整流罩在地面保护飞船或卫星,保证飞船或卫星对温度、湿度、洁净度的要求。而在火箭升空穿过大气层时,整流罩可以使飞船或卫星免受气动力和气动热损伤。其在整个火箭系统中的重要性不言而喻。

中国航天科技集团公司一院改进型长二F火箭总设计师荆木春介绍说,长征二号FT1火箭具有发射目标飞行器和飞船的两个状态,运载能力分别为8.6吨和8.1吨,比传统状态的“长二F”提高了0.6吨和0.1吨。由于目标飞行器不载人,发射这一状态的“长二F”火箭取消了逃逸塔装置。

天宫一号的整流罩不仅长度由先前的10.7米增至12.7米,最大直径也由先前的3.8米增至4.2米,而且头部还采用了流线式的冯·卡门曲线。这也是最吸引公众眼球的重大变化。

冯·卡门是美国工程力学大师、航天技术理论的开拓者,也是我国航天之父钱学森的老师。冯·卡门曲线,便是基于他的研究成果而画出的曲线。

据荆木春介绍,整流罩的增大加长,与天宫一号的体积密切相关,因为天宫一号比神舟飞船的体积大。而整流罩头部设计采用冯·卡门曲线的意义就在于,该技术减少了火箭飞行过程中的阻力干扰,减少了火箭飞行过程中对天宫一号的颠簸,降低了飞行器可能在飞行过程中的受损几率。然而,冯·卡门曲线整流罩的生产,却非易事,具有很高的技术难度。

荆木春说:“与以前不同,冯·卡门曲线头部展开之后并不是一个平面,涉及很多复杂的加工工艺以及材料成型的问题。”

长征二号FT1研制团队在进行一系列艰苦的工艺攻关、论证后,才最终将采用冯·卡门曲线的整流罩从理论变成现实。

除了整流罩的外形变化,火箭箭体结构系统的助推器的内部顶端形状也发生了变化,由原来的椭球型变成锥形。“这样做可以承载更多推进剂,使火箭的运载能力提高100多公斤。这对载人航天工程有着不小的贡献。”荆木春说。

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