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看到長征五號這個身高數十米的龐然大物，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。

“胖五”垂直轉運前往發射塔架 中國運載火箭技術研究院孫浩攝

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。（咦為什么想到了冰皮月餅……）

運載火箭殼體蒙皮 供圖：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，那么這層外衣可謂“薄如蟬翼”。

那么，這個所謂的“蒙皮”為什么這么薄？

“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，在長征三號甲系列、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。

火箭外殼設計得這么薄，主要是為了讓火箭減重，增加有效載荷。火箭的重量減輕一公斤，有效載荷就可以增加一公斤，衛星和飛船的重量同樣也可以增加一公斤，為宇航員上天和飛行器上天提供更多保障。

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里的燃料上。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系就像是燈籠里的竹條和外面的紗罩。我們通常所見到的火箭“外殼”，其實只是它的“蒙皮”。

火箭“蒙皮”很薄、很軟，但根據受力分析進行科學計算、結構優化后，用鉚釘把“蒙皮”和框架固定，每一殼段有上千個鉚釘，這樣就保證了整體結構的強度和剛度。在發射過程中，無論受到哪個方向的外力，都不會影響火箭的飛行。

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。

長征五號大火箭整流罩的“蒙皮”面板厚度只有0.3毫米，在相同剛度下，火箭殼段的重量將減少10%以上。根據箭體結構設計人員李操的說法，這樣，火箭就能在保證堅固的前提下，裝上更多的燃料，把有效載荷順利送入軌道了。

下面咱們聽聽211廠15車間主任沙慶濤為我們揭秘火箭外殼厚度為什么這么薄：

所以，盡管火箭的外殼和雞蛋殼一樣薄，但它能夠保證火箭在飛行過程中的足夠牢固。

除此之外，我國新一代火箭貯箱也很薄，壁厚僅1毫米！

上圖中的火箭貯箱箱底直徑3.35米，壁厚僅1毫米，徑厚比為3350：1，屬于超大徑厚比薄壁結構，這種結構導致產品剛性極差，加工難度大。

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：大家生活中喝的可口可樂的罐子，一定覺得它很薄，如果我們要讓它的承載能力做的和我們火箭的貯箱一樣，可口可樂的罐子還可以減薄三分之二。

參考文獻

[1]中國運載火箭技術研究院：【火箭揭秘】你想象不到火箭的外殼有多厚

[2]央視軍事：【冷知識】火箭外殼厚度為何只有幾毫米？

[3]中青報·中青在線：3個不為人知的長五細節：玩漂移、箭殼薄如蟬翼、冰箭不冷

[4]中國運載火箭技術研究院：【你知道嗎】火箭外殼最薄處僅有0.8毫米 猶如雞蛋殼

[5]中國青年報客戶端壁厚僅1毫米！我國新一代火箭貯箱箱底誕生

來源：直觀學機械  轉自航空制造網微信號