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中国和美国的发射倒计时为什么不一样

2016-2-26 18:28| 发布者: 潜艇4809| 查看: 1305| 评论: 0|来自: 中国航天报

摘要:   现在,火箭发射几乎无一例外地采用“10、9………3、2、1”发射倒计时程序,但你知道吗,发明倒计时发射程序的居然是一位导演。

现在,火箭发射几乎无一例外地采用“10、9………3、2、1”发射倒计时程序,但你知道吗,发明倒计时发射程序的居然是一位导演。

1926年3月16日,世界上第一枚液体火箭在美国的马萨诸塞州试制成功。这时,德国乌发电影公司决定拍摄一部描写太空旅行的科幻故事片——《月球少女》。该片导演弗里兹·兰格为了加强影片的戏剧效果,别出心裁地在有关火箭发射的镜头中设计了倒数计时发射程序。当时,佛利茨·兰格非常担心,如果按照正常的“1、2、3……”发令,很容易拍砸,于是兰格灵机一动,改用“……3、2、1,发射!”。

没想到的是,这一来自电影画面的火箭发射程序竟引起了火箭专家们的极大兴趣。经过研究表明,这种倒数计时发射程序是十分科学的。它简单明了,又表述清楚准确,而且还突出地表示了火箭发射准备时间的逐渐减少,使人思想集中,产生准备时间即将完毕,发射就要开始的紧迫感。此后,科学的倒数计时发射程序被普遍采用至今。

中美倒计时有差异

经常观看发射直播的细心网友可能会发现,中国发射直播的倒计时是:“10、9、8、7、6、5、4、3、2、1(不读0)、点火(等待3 秒左右)-起飞”,也就是说读到0的时候火箭才点火。

而像SpaceX 公司那样的美国公司则是“10、9、8、7、6、5、4、3( 此时点火)、2、1、0、起飞”,也就是火箭实际上是在倒计时尚未到0,火箭就点火了,美国的火箭是在“抢跑”?为什么会有这些区别呢?难道只是习惯上的差别吗?

背后的“玄机”

简单地说,中国的火箭倒计时是点火倒计时,点火之后发动机满推力需要一定时间,然后才能起飞。在发射平台上有触点,如果火箭有了位移会被接通,精确的起飞时间会立即测量出来并输入测控系统。如果你看中国火箭发射的直播,在“点火”“起飞”口令后,很快会有人报,“起飞时,XX时XX分XX秒XXX毫秒”。

美国的火箭都是采用起飞倒计时,或者以主发动机推力完全建立的时间为任务零时。国外媒体称,这其中的不同是因为中国目前的运载火箭均未采用牵制释放装置,火箭起飞与否全凭发动机的推力,推力达到额定值之后自然就起飞了。由于发动机启动是个瞬态过程,各个发动机之间也不会完全同步,起飞时间是这个过程的结果,无法人工控制,所以采用倒计时点火,然后测量起飞时间。

美国主流运载火箭全部采用了牵制释放装置,即火箭在起飞瞬间前是被“锁”在发射台上的,在预定起飞时间前几秒钟启动发动机,牵制释放装置会测量发动机的推力,如果达到额定推力会解锁放飞火箭,倒计时零时即为放飞火箭的时间。由于牵制释放装置允许各个发动机在火箭静止状态工作一小段时间,可以消除掉不同发动机之间不同步推力的影响,其动作时间也可以被更加精确地控制。

但资料显示,这种说法不是完全准确,有些火箭,如宇宙神5火箭,其主发动机推力建立的时间为任务零时,固体助推点火在T0+0.8秒,起飞时间在T0+约1秒。

牵制释放装置需要非常高的可靠性,在火箭发射的时候,应该释放时不释放(会导致该正常飞行的火箭无法飞行,从而被迫中止发射),或者应该牵制时不牵制(会导致点火起飞程序不正常的火箭失去支撑,后果无法想像),都是非常严重的事故。

这一装置工作的环境要非常恶劣,要承受发动机推力大于火箭本身重力的部分(最大者如土星5号运载火箭上配备的F1发动机,推力达4900千牛)以及由此带来的振动、噪声、热辐射等,结构上必须坚固可靠,而分离时又要绝不拖泥带水地同步执行动作。一般都是用最简单粗暴的方法,即用爆炸螺栓直接炸开连接结构。

在美国火箭发射台上,牵制释放装置一般是箭体底缘4个比较敦实的装置。只要在这个装置释放前,火箭还有继续立在地球表面的可能,但一旦开始工作,开弓没有回头箭,地球的重力被火箭毫无羁绊地抛在身后。(珂普)


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