吳立夫:巧設計 打通火箭“血管”

發布時間 : 2019-11-06     來源 : 中國運載火箭技術研究院新聞中心

  火箭上的管路就像火箭的“血管”,血管是否暢通直接關系飛行成敗。在飛行環境日益嚴苛的設計中,怎樣保證根根血管暢通無阻,是航天人面對的重大命題。總體設計部2室設計師吳立夫,就是這樣一個為火箭“血管”暢通掃清障礙的人。  

消除真空夾層“血管栓塞”隱患


  “冰箭”是為大家所熟知的低溫火箭,與常溫火箭不同,低溫火箭管路有真空“夾層”,可保持低溫燃料在運輸中的溫度。

  一次,在某重點型號產品仿真分析時,吳立夫發現,液氫真空夾層管路結構非常復雜,常規仿真分析方法精度不夠高,但該預研型號一時又沒有更有效的分析方法。
  吳立夫看在眼里,記在心里。他深入了解后發現,常規數據處理方法無法對復雜結構模型的計算結果進行后處理,前期研制時,只能犧牲部分建模精度以確保計算結果可處理,從而實現整體分析。
  “要為真空夾層管路開發一套‘量身定制’的仿真分析方法,提高設計精度”。打定主意后,吳立夫一頭扎進自己從未接觸過的Python語言領域,查資料、編程、調試、再編程,最終破解了難題,實現了對多個液氫輸送管精確建模和高效分析,有效提升了管路產品設計可靠性,消除了低溫火箭真空夾層“血管栓塞”隱患。

為主動脈“血管”設立“補償機制”


  在火箭飛行過程中,發動機滿負荷工作,與其相連接的管路在振動、壓力等作用下,會出現一定變形。需要具有一定彈性的“三鉸鏈”管路進行“變形補償”。
  一次,在與設計人員交流時,吳立夫發現了一個困擾大家多年的理論難題:復雜走向三鉸鏈管路補償理論尚未清晰,部分管路的補償設計不夠精確。
  與發動機相連的管路,就是火箭的主動脈。吳立夫等不及領導要求,當天完成工作任務后,就開始利用業余時間開展攻關研究。兩個月時間里,他白天忙常規設計和分析任務,晚上和周末都用來推演公式和驗證,幾乎每天都是最后一個離開辦公室的人。
  不久后,他提出了“借助空間向量夾角及坐標變換計算鉸鏈補償變形”的新方法,揭示了復雜管路補償變形機理,為大家提供了一套實用分析方法。對后續大量設計都具有積極的指導意義。


讓低溫深冷環境“血管”可視化測量


  近幾年,院多種飛行器都開始涉足低溫深冷環境。應用其中的管路等產品,能夠勝任嚴苛的工作環境,還需要反復驗證。

  在一次課題預研時,吳立夫接觸到一個新的問題:“不銹鋼和鋁合金材料低溫力學性能測試”,這是一個困擾大家多年的技術難題。由于測量經驗的缺乏,如何實現非接觸可視化實時測量成為大家的“攔路虎”。
  了解了問題的緊迫性,吳立夫主動接手了這個“棘手”的任務。他結合自己博士期間的研究經驗,在光學測量設備與低溫環境加載設備的匹配性、低溫變形載體制備工藝、低溫數字圖像處理等領域,開展研究。幾個月后,他成功了,實現了國內首次低溫深冷環境力學實驗的可視化測量。
  這些“重量級”的課題,無一不是型號研制瓶頸。日常本就承擔了大量設計任務的吳立夫,只能利用晚上和節假日,泡在辦公室里跟這些難題“過招”,每接手一項新任務或開展一項新課題,都意味著數月的高負荷工作。
  但吳立夫從來未退縮過,只要是型號任務需要,他就去主動做,攻克難題、實現目標,他和所有一心研制最好飛行器的航天人一樣,永遠在路上。

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