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火箭想上天,还得它同意

 漫步之心情 2018-02-21

这两天被马斯克的'重型猎鹰'运载火箭霸屏了。可是,即使是'重型猎鹰'想要升空也离不开这个设备啊,就是--大型振动台。那是一件什么装备呀?且听科普君给你一一道来。

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重型猎鹰火箭

航天发射是个相当复杂的系统工程,尤其是发射过程中牵扯的因素最多。根据不完全统计,有7成的航天发射失败都是在发射过程中产生的,其中有4成是来自于'振颤'。

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土星五号

振颤说白了就是高频的抖动,这个抖动可是个大事,控制不好非常容易造成火箭、卫星甚至载人航天器的发射失败,这种情况在人类早期的太空探索中经常出现。美国的'红石'火箭在最初设计时就出现过多次风洞中振颤强烈的情况,而且跟火箭固有机构的频率重合,发生了经典的共振,最终的情况结果只有一个:火箭解体。

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可见'振颤'这种情况对航天威胁相当明显。既然知道问题了,有什么好办法避免吗?人们想到了研发专门重现这种状况的仪器:振动台。

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小型的振动台

要说这个振动台可相当的不一般,除了可以模拟各种频率的震动,还可以持续数天运行来进行疲劳性实验。同时还可以单纯实现角震动或者某种特殊条件下不固定波形震动,这是一种用来进行科学分析定量分析装备。尤其是现代航天器个头越来越大,设备越来越精密,还有大量容易损坏的精密电子仪器,必须要进行进行实际测试把关后才能放心发射,要不然很容易造成数亿的火箭上天了,卫星或者航天器却没反应了,不是震坏了就是震碎了。

如果你认为这个只能航天导弹用,那就太窄了。小到一辆小轿车的抗颠簸能力测试,再到高速铁路车厢和车头,甚至是预警机的大型雷达罩都需要经过它的实际测试,所以应用相当的广泛。美国对华禁售产品名单中9吨以上级的振动平台仍赫然在列。

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大型电动振动台

然而,2013年7月31日,由我国科研院所自主研发的70吨超大推力电动振动台完成测试,这是世界上推力最大的单体振动台,正在为国内的长征-5火箭进行测试中。在未来中国的'神舟飞船'、'嫦娥着陆探测器'、'深空探测器'甚至是'洲际导弹的分导多弹头发射装置'的测试中都需要依靠这台大型设备,只有它发了合格证,你才能上天实验。而国外现有振动台的最大推力为35吨,若想测试70吨的产品,需要使用两台35吨振动台并机进行振动试验,然而效果就没有70吨单体振动台用起来好了。由于没有同步问题的干扰,70吨单体振动台的工作频率范围能达到2至2000赫兹,能实现2000赫兹高频随机振动,模拟飞行过程中的气动噪声,通过试验可以发现被试产品中存在的更多问题。

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我国自主研制的70吨电动振动台

2013年美国向中国购买了一台50吨的振动台,因为他们根本就造不出来,所以只能签下了一系列让他们很难受的协议,包括不可以军用、所有操作必须在中方人员在场时操作、所有参数也必须由中方人员控制、连维护部件也必须只能采购中方指定产品等。

目前,中国仍然在攻关个头更大的振动台,这种高精尖设备现在也属于国家战略性大装备。虽然不能上天下海,但是其直接决定了关键战略装备的实际性能,所以显得尤为重要。

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