12月27日20時45分，長征五號遙三運(yùn)載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點(diǎn)火升空，2000多秒后，與實(shí)踐二十號衛(wèi)星成功分離，將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，胖五復(fù)飛任務(wù)取得圓滿成功。中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員周炳紅團(tuán)隊(duì)，在長征五號研制中承擔(dān)了上面級微重力滑行期間液氫貯箱壓力下降預(yù)測研究任務(wù)。團(tuán)隊(duì)圍繞大型液氫推進(jìn)劑流動、傳熱與相變導(dǎo)致貯箱壓力下降難題，開展了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作。 

　　先進(jìn)液體火箭上面級都會經(jīng)歷微重力滑行段，優(yōu)化飛行彈道，從而提高運(yùn)載能力。不同的載荷發(fā)射任務(wù)，對應(yīng)了不同的最優(yōu)微重力滑行時間長度。但是，液氫液氧上面級在微重力滑行期間，需要進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整以滿足入軌要求,貯箱內(nèi)推進(jìn)劑在外界干擾力的作用下將發(fā)生晃動,由此引入了諸如氣液接觸面積、蒸發(fā)、冷凝過程及推進(jìn)劑流動變化等不確定影響因素。遇到了復(fù)雜熱力條件下的流動與傳熱、相變耦合問題，貯箱壓力下降預(yù)測困難，給火箭設(shè)計(jì)帶來不確定性難題。 

　　周炳紅團(tuán)隊(duì)從2008年開始，全面總結(jié)了國內(nèi)外在液體火箭推進(jìn)劑沉底控制方面的研究經(jīng)驗(yàn)，提出了完善的研究分析模型。研究成果先后在長征二號上面級主動離軌（減少空間碎片）、探月工程中長征三號上面級延長微重力滑行時間、長征5號級間分離時序設(shè)計(jì)等多項(xiàng)任務(wù)中成功應(yīng)用。 

　　最近幾年，在運(yùn)載火箭改進(jìn)優(yōu)化過程中，又遇到各種復(fù)雜的流動、傳熱與相變耦合問題。按照真實(shí)產(chǎn)品和物理過程直接建立的數(shù)值計(jì)算模型過于復(fù)雜,不同尺度的結(jié)構(gòu)、流動與傳熱、長時間的飛行過程相互耦合,出現(xiàn)計(jì)算時間太長(數(shù)年)、收斂困難、程序調(diào)試?yán)щy等問題。針對初始條件復(fù)雜、飛行過程復(fù)雜、邊界條件復(fù)雜3類具體問題,總結(jié)了3種相應(yīng)的模型簡化方法,分別是工程經(jīng)驗(yàn)法、極限參數(shù)法、低維近似法。與中國科學(xué)院力學(xué)研究所劉秋生研究員課題組，聯(lián)合提出了低溫推進(jìn)劑在軌管理實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)論證研究課題，得到了空間科學(xué)預(yù)先研究項(xiàng)目（XDA15017900） 的經(jīng)費(fèi)支持。 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《宇航總體技術(shù)》《空間科學(xué)學(xué)報(bào)》上。周炳紅團(tuán)隊(duì)通過詳盡的數(shù)值仿真計(jì)算研究，最終確定了影響液氫貯箱壓力下降的主要物理因素，提出了方案優(yōu)化建議，為長征五號成功復(fù)飛保駕護(hù)航。 

滑行期間液氫貯箱溫度分布變化 

　　（供稿：系統(tǒng)室）