難以置信?火箭外殼厚度隻有幾毫米?
2026-05-03 06:16:09
北京時間2024年4月25日20時59分,搭載神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射,約10分鍾後,神舟十八號載人飛船與火箭成功分離,進入預定軌道。最新的“太空出差三人組”——葉光富、李聰、李廣蘇3名航天員狀態良好,發射取得圓滿成功。
北京時間2024年4月26日5時04分,在軌執行任務的神舟十七號航天員乘組順利打開“家門”,歡迎遠道而來的神舟十八號航天員乘組入駐“天宮”。隨後,兩個航天員乘組拍下“全家福”,共同向牽掛他們的全國人民報平安。

後續,兩個航天員乘組將在空間站進行在軌輪換。其間,6名航天員將共同在空間站工作生活約5天時間,完成各項既定工作。
神舟十八號載人飛船與長征二號F遙十八運載火箭組合體由中國航天科技集團有限公司研製。
航天科普:
長征二號F運載火箭是中國第一型載人火箭,也是我國現役唯一具有故障檢測係統和逃逸係統的火箭,它全程參與了中國載人航天工程“三步走”戰略的每一步,肩負著保障航天員安全進入太空的特殊使命和責任。
一想到載人火箭這種龐然大物,很可能讓人產生一種誤解:這個大火箭的外殼肯定特別厚重,才能足夠堅固。
但事實上,常用的火箭殼體“蒙皮”的厚度僅在1.2毫米~2毫米,而整流罩的“蒙皮”最薄處僅有0.3毫米。

運載火箭殼體蒙皮 (圖片來源:中國運載火箭技術研究院新聞中心)
打了一個比方,如果把火箭比作一個成年人,把殼體比作成年人的外衣,那麼這層外衣可謂“薄如蟬翼”。
那麼,這個所謂的“蒙皮”為什麼這麼薄?
“蒙皮”的主要材料為鋁合金,這種材料強度高、耐腐蝕、重量輕、成本低,在長征三號甲係列、長征二號F等火箭飛行過程中綜合性能最好,是做“蒙皮”的最佳選擇。
更為重要的是,鋁合金材料輕,可以為火箭減輕重量,人們形容火箭是“薄皮大餡”,“蒙皮”薄了,就可以裝更多的燃料,“舉”起更重的衛星。
火(huo)箭(jian)外(wai)殼(ke)設(she)計(ji)得(de)這(zhe)麼(me)薄(bo),主(zhu)要(yao)是(shi)為(wei)了(le)讓(rang)火(huo)箭(jian)減(jian)重(zhong),增(zeng)加(jia)有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)。火(huo)箭(jian)的(de)重(zhong)量(liang)減(jian)輕(qing)一(yi)公(gong)斤(jin),有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)就(jiu)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)一(yi)公(gong)斤(jin),衛(wei)星(xing)和(he)飛(fei)船(chuan)的(de)重(zhong)量(liang)同(tong)樣(yang)也(ye)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)一(yi)公(gong)斤(jin),為(wei)宇(yu)航(hang)員(yuan)上(shang)天(tian)和(he)飛(fei)行(xing)器(qi)上(shang)天(tian)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)保(bao)障(zhang)。
而人們通常形容火箭是“薄皮大餡”,主要的重量都在火箭肚子裏的燃料上。可燃料都是“死重量”,是不能隨意增減的,所以,火箭設計師們就把心思動在了火箭的外殼上,把火箭的外殼變薄,目的就是為了給火箭減重。
它能保證火箭的堅固性嗎?
火箭的外殼其實是由多個部分組成。包括蒙皮、桁條和框環。框環和桁條組成一個圓柱型的框架,通過鉚接與蒙皮組合到一起。蒙皮主要是起到維持形狀、傳遞剪力、安裝儀器電纜等作用;而桁條則是起到縱向主支撐力的作用。桁條、框環和蒙皮之間的關係就像是燈籠裏的竹條和外麵的紗罩。我們通常所見到的火箭“外殼”,其實隻是它的“蒙皮”。

火箭“蒙皮”很薄、很軟,但根據受力分析進行科學計算、結構優化後,用鉚釘把“蒙皮”和he框kuang架jia固gu定ding,每mei一yi殼ke段duan有you上shang千qian個ge鉚mao釘ding,這zhe樣yang就jiu保bao證zheng了le整zheng體ti結jie構gou的de強qiang度du和he剛gang度du。在zai發fa射she過guo程cheng中zhong,無wu論lun受shou到dao哪na個ge方fang向xiang的de外wai力li,都dou不bu會hui影ying響xiang火huo箭jian的de飛fei行xing。
不過,如果“蒙皮”過薄,靠不斷加密內部框架來保證堅固性的話,反而會使殼體重量增加,達不到預期效果。也因此,設計人員要計算出“蒙皮”和框環、桁條的最佳配比,既保證用最少的材料,又保證箭體堅固、可靠。

航天科技集團一院長征二號F運載火箭總設計師容易打了個更直觀的比方:dajiashenghuozhonghedekekoukeledeguanzi,yidingjiaodetahenbo,ruguowomenyaorangtadechengzainenglizuodehewomenhuojiandezhuxiangyiyang,kekoukeledeguanzihaikeyijianbosanfenzhier。
來源:國資小新、機械前沿
編輯:張雨恬
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