他们为长征五号运载火箭耗尽心血

2019-09-10 01:14
文萃报·周二版 2019年53期
关键词:液氧中国航天涡轮

在中国航天60多年的发展史上,从未有这样一枚火箭让人如此关注、如此揪心。有人说,它的成功,至少关系中国航天未来20年的发展。它就是我国目前运载能力最大的火箭“胖五”——长征五号运载火箭。从2017年7月2日长五遥二失利,到2019年12月27日长五遥三任务发射成功,908个日夜,对于长五研制团队这支钢铁之师而言,究竟经历了什么?

“心像被撞了一下”

2017年7月2日,巨大的长征五号遥二在塔架上静静矗立,媒体架起了摄像机,老百姓等候在電视机前。发动机点火,正常。点火170秒后,4个装有液氧煤油发动机的助推器完成使命,成功分离;346秒时,发动机提前熄火,问题出在一台芯一级上的YF-77发动机上。长征五号火箭副总师王维彬感觉浑身麻木,“心像被撞了一下”。正在北京家中的主推进发动机设计部主任郑大勇接到所里的电话,听到的第一句话就是“发动机转速没有了”。郑大勇赶到单位。

多年来的经验与初步分析的结果基本吻合:火箭芯一级发动机问题比较大。但屏幕上的数据只能描绘出问题的大致轮廓,还不足以精准地找到病根。发动机出现故障之后,长征五号火箭已经偏离了轨道,坠入太平洋。没有残骸,就看不到病症,也就无法用“药”。

集合顶级专家汇诊

搞航天的人都会“谈归零色变”。“归零”意味着失败,意味着“地毯式搜查”……对于长五这项国家重大型号而言,“归零”只会严上加严。从那天起,王维彬的妻子吴平在近两年的时间里都处于“等待”中。王维彬早上一出门,经常后半夜才回家。晚上12点如果人还没回来,吴平就先睡了。尽管两人同在所里上班,却形同路人。和王维彬一同进入“归零”作息时间的,有一大批YF-77液氢液氧发动机研制人员,还有火箭抓总研制单位航天科技集团一院的研制人员、火箭发动机抓总研制单位航天科技集团六院的研制人员,以及我国知名院士专家……

长征五号遥二飞行失利,牵一发动全身,在六院,这是一场全员之战。“必须集全院之力,凝聚共识,攻坚克难,排除故障,让氢氧发动机满血复活!”院长刘志让向全院型号战线发出院长责任令。对于当事人来说,这次难度极大的“归零”是在“先天不足”中开始的。火箭残骸沉入万丈深海,研制人员掌握的数据远远不够。

从各级领导到各行专家,陆续登门北京11所,大家也只是把故障粗略锁定在氧涡轮泵上。液氢液氧发动机的涡轮泵,一头是极低温的泵,另一头是高温的涡轮,这让涡轮泵在发动机工作时的受力情况显得尤为复杂。它在高速转动中,负责动力传输,将热能、动能转化为机械能。研制人员一开始是从工艺层面对涡轮泵进行“加固”,涡轮泵设计师黄克松解释:“主要是一些局部改进。”

王维彬的血压开始升高,严重的痛风让他的双腿失去了活力,一度只能一瘸一拐地挪向会议室。有时候赶上出差,他坐早上6点的航班离开北京,当天半夜又搭乘红眼航班回来,吃点安眠药,第二天出现在发动机试验现场。吴平憋不住了:“工作上的事我不过问,就希望你能多睡会儿。”

偶尔在家里落脚时,王维彬也是沉默不语,一心思考“归零”工作。长五遥二飞行失利是YF-77发动机研制人员心里的伤口,大家变得比过去敏感,尤其不希望伤口被触碰,家人也不例外。他们乃至整个六院的人心里清楚,这也是关乎中国航天未来的背水一战,要让各方放心,就必须“干掉”所有隐患。“其实我就希望他能安稳睡上一觉。”“归零”期间,吴平尽量不打扰王维彬,只想让他挤出时间多睡一会儿。她最大的愿望是盼着退休后两人能手牵手过上自己的生活。几十年来,两人还没一起休假出去玩过。“归零”开始后,家庭聚会和朋友聚会里也都少了王维彬的身影。吴平说:“他们这些人,为长五耗尽了心血。”

“走出了人生中的至暗时刻”

长征五号火箭总指挥王珏曾经是航天科技集团六院北京11所的老所长,王维彬大学毕业后来到这家单位,与发动机产品日夜相伴,后来跟着王珏一起参与到长征五号火箭的研制中。从1995年应用于大型运载火箭的液氧煤油发动机和液氢液氧发动机正式进入工程预研阶段,到2016年长征五号首飞,中国的第一枚大火箭研制走过20年风雨,一代人从青春年少熬成了白发丛生。57岁的王维彬说,YF-77是我国首次研制的大推力液氢液氧发动机,瞄准的目标推力是当时在役氢氧发动机的9倍,技术跨度大。这么多年我们克服了很多困难,有技术上的、人才上的、经费上的、条件上的……事非亲历不知难,这是很多局外人不能理解的。

2018年11月,地面试车失败后,YF-77发动机研制团队开始了第二次“归零”,找出故障出在氧涡轮泵结构上,重新开展了一系列理论计算、对局部结构进行修改,及试验验证等工作,同时发动机产品的生产、交付、试验与优化工作并行,一切有条不紊。2019年夏天,改进后的发动机进行了一轮试车,共3次,前两次一切正常,又到了距离成功只有一步之遥的时刻。最后一次试车,氧涡轮泵还是出现裂纹,涡轮泵局部结构断掉,发动机熄火。这让王维彬和团队陷入崩溃。王维彬曾把YF-77发动机的“归零”工作视为“在黑暗中探索”。谁也没想到,黑夜会如此漫长。

今年7月,经多次论证修改,彻底根除氧涡轮泵“病根”后,YF-77氢氧发动机进行第三次“归零”后的试车,一共考核了7台发动机。其中,3台为地面研究性发动机,2台用于长征五号遥三火箭发射,还有2台用于明年长征五号B遥一火箭发射。所有发动机均顺利通过考核。9月,长征五号遥二火箭通过“归零”评审。随后长征五号遥三火箭劈波斩浪1670海里,12月27日,箭起海之南。发动机喷管吐出的火焰跳跃上升,黑夜被“烧”开了一个洞,大火箭冲上太空,一群航天人走出了人生中的至暗时刻。

(综合《中国航天报》12.29,中新社 12.30讯等)

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