長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

長征2F遙十二運載火箭託舉著神舟十二號載人飛船點火起飛那一剎那,火箭起飛級8臺發動機將產生約604噸推力,發動機噴管噴射的燃氣流速超過8馬赫,溫度高達1300℃,如果不對這股燃氣流加以干預就會對發射塔、火箭尾部、發射塔周邊地面地下設施造成巨大的破壞,從而直接制約發射成敗。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

長征2F遙十二火箭點火起飛

人類當前大多數從地面發射的火箭動力飛行器都需要燃氣導流措施,例如海軍052D型導彈驅逐艦的垂直髮射系統就是典型案例,這是一種全球獨一無二的冷熱共架垂髮,在發射海紅旗-9遠端艦空導彈時發射筒底部釋放高壓氣體將導彈彈射出筒,導彈在遠離發射設施的空中點火,火箭及發射設施不受燃氣流影響,此為冷發射。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

052D型驅逐艦的冷熱共架垂髮

冷熱共架垂髮在發射鷹擊-18遠端反艦導彈時則是熱發射模式,沿導彈發射筒外壁及底部有空腔排導燃氣,此為熱發射,也被稱為自力發射。

起飛質量480噸的長征2F火箭當然不可能採用冷發射方式,因此火箭發射塔架下面佈置了一座大型雙面不對稱導流槽。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

火箭底部燃氣流速度可達8馬赫

導流槽由入口段、導流面、導流通道、折流段等幾部分組成,相比較而言單面導流槽結構簡單,為什麼載人航天發射工位要舍簡就繁呢?

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‍導流槽入口段

現在人們都知道酒泉衛星發射中心位於內蒙古額濟納旗,這裡雖然大部分都是乾旱的戈壁灘,但也有例外。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

東風航天城弱水河

酒泉衛星發射中心也被稱為東風航天城,這座戈壁小城有一條母親河“弱水河”,該河流域附近富含地下水,如果建單面導流槽就需要挖到地下31米深,將觸及地下含水層,進而需要複雜的防水設計。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

左側短邊導流槽,右側長邊導流槽

選擇雙面不對稱導流槽就可以規避防水問題,位於發射塔後面的導流槽由於要繞過發射塔所以長度更長,被稱為“長邊導流槽”,火箭燃氣流在這裡高高揚起,可以保護附近推進劑庫房安全。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

‍短邊導流槽

“短邊導流槽”在發射平臺一側,燃氣流從這裡以更低的高度噴射而出,有利於光學測量儀器觀測火箭起飛過程。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

兩側導流槽氣流噴射角度明顯不同

雙面不對稱導流槽槽寬18米,總長110多米,深度16米,相當於5層樓高,基於鋼筋混凝土構築,導流槽槽面澆築耐火混凝土,耐火溫度1500℃,火箭點火前導流槽內噴淋設施噴水,目的是削弱燃氣流對導流面的沖刷,也可以降低燃氣流的衝擊噪聲。

長征2F火箭發射架大型地下設施:排導8馬赫燃氣流,深度有5層樓高

載人航天發射工位導流槽分佈

僅起飛段就有如此多考究,由此可見保障一枚運載火箭飛天是多麼艱鉅而又複雜的事情。

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