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金牌动力陕西造——航天推进技术研究院长征火箭发动机研制纪实(图)

  火箭副总设计师段增斌在发动机装配现场。世界权威统计机构的一项研究表明:造成国际航天发射故障的原因,高达38.5%是由火箭发动机所引起。然而迄今为止,在中国航天发射的故障率统计中,由发动机引发的故障率却是零。这项记录一直被世人视为世界航天史上的一项奇迹。创造这项奇迹的人,来自陕西西安,来自中国航天科技集团公司第六研究院,一个被世人誉为中国航天动力之乡的地方。历史将永远铭记这一个辉煌时刻。2007年6月1日,长征三号甲运载火箭推举着鑫诺三号卫星扶摇直上九天,中国航天迎来了长征系列火箭的第一百次成功发射!火箭腾空的瞬间,在古都西安,在航天六院——这个被世人誉为“中国航天动力之乡”的地方,这个曾创造出长征火箭发动机发射成功率百分之百记录的地方,这个打造出中国航天金牌动力的地方,欢乐和自豪之情沸腾在每一个人的内心……太空写传奇火箭发动机是火箭的心脏,是目前为止实现宇宙飞行的唯一动力装置。
它在火箭上的地位,就像心脏和心血管系统在人体中的地位。正是作为火箭动力源的液体火箭发动机,所产生的强大推动力,使火箭拔地而起,越飞越高,越飞越快,把卫星、飞船或其他航天器送入太空,进入预定轨道。航天事业充满了风险和挑战。国际航天发射的故障率统计中,发动机的故障占到了38.5%。从2000年至2003年,全世界共进行294次航天发射,失败14次,其中由火箭发动机故障引起的11次,占到了79%。而翻开中国航天发射的记录,由航天推进技术研究院研制生产的液体火箭发动机却一直保持了不败记录,书写了世界航天发展史上的传奇,被誉为中国航天的“金牌动力”。从1965年创建以来,他们研制生产了几千台液体火箭发动机,参加了我国几乎全部的火箭发射,成功率一直保持百分之百,这在世界航天界绝无仅有。 创新攀高峰液体火箭发动机技术,犹如航天科技皇冠上的一颗明珠。航天技术的一次次进步验证了一句话:发展航天,动力先行。进入21世纪,世界各航天大国仍然将液体火箭发动机技术的发展放在航天技术发展的制高点,优先发展。在攀登火箭发动机技术制高点的历程中,航天推进技术研究院的广大工程技术人员,始终不畏艰险,敢想敢为,在艰辛中探索,在继承中创新,在改进中完善,先后研制成功了60余种液体火箭发动机,使用推进剂从常规低温推进剂、高能常温推进剂到高能低温推进剂,功能从主发动机到助推、上面级、游动和姿态控制发动机,推力从0.4公斤到120吨,应用于弹、箭、星、船等各种用途,已成功地将百颗卫星和6艘神舟号飞船送入预定轨道,走出了一条有中国特色的液体火箭发动机自主创新之路。我国液体火箭发动机的能力已跻身美、俄、法等世界航天大国之列,发动机的技术性能和可靠性达到了世界先进水平,使我国成为世界上少数几个掌握液体火箭发动机核心技术、拥有完全自主知识产权的国家。发动机不稳定燃烧是一个世界性的难题。载人航天工程对发动机研制提出了高安全性、高可靠性的要求,燃烧稳定性成为技术关键。液体火箭发动机工作时,推力室的温度高达3000℃,在高温和推进剂大流量进入时,推力室的抗干扰能力如何?工作稳定性如何?还有什么隐患?发动机专家钱维松建议对此进行稳定性鉴定。考虑到近30年来前苏联在高频燃烧稳定性方面进行过很多工作,经商定到俄罗斯进行该项鉴定。俄罗斯专家用不同的脉冲枪向我发动机连打三枪进行干扰,结果,推力室对此竟置之不理,照常工作。俄方对记录数据进行认真分析后,不禁惊叹地认为,中方发动机稳定性水平之高,在俄罗斯也只有一种型号的发动机可与之媲美。发动机是火箭的心脏,涡轮泵则是发动机的心脏。载人航天工程火箭发动机的研制过程中最令人难忘的就是涡轮泵爆炸了。为了保证发动机可靠性,在发动机地面试车时采取了加大难度、加长时间、改变环境等苛刻的加严措施,以对发动机的皮实程度也就是可靠性进行评估,每次可靠性试验的时间达到或超过发动机实际飞行时间的3倍,譬如一级发动机实际飞行只工作160秒,地面试车却达到600秒。长征火箭发动机百分之百的成功纪录,正是通过这种从难从严进行地面试验,不断地将成功的东西肯定下来。严谨铸金牌万无一失,稳妥可靠,是火箭发动机研制的唯一选择。因为火箭发动机出厂之后无法检测,装上火箭不能备份,又是在高温、高压、高转速、大推力、强振动的恶劣环境下运行,其故障模式属于成败型,只要有一个零件出现故障,往往导致灾难性事故。要生产一台高质量的火箭发动机,必须从毛坯件抓起,从一个个零件抓起。绝不放过任何一个疑问,绝不让任何一处质量隐患从自己身边溜走,是发动机研制人员始终秉承的工作理念。一次,在发动机火工品研制过程中,科技人员在火药的首次研制中发现,尽管火药的燃烧性能正常,但燃烧后的产物中,却有较坚硬的固体小残渣。这种小残渣,看似微小,但它如果吹到涡轮泵里,则可能影响涡轮的正常工作。为了满足发动机的高可靠性和高安全性,他们又重新研制火药,但某火药研究所交付的火药经过试验后,发现其高温及常温性能较好,但低温性能较差,为了彻底搞清问题所在,他们查阅了大量的资料并亲自考察了火药研究所的试验条件及保温条件,终于查清了问题所在。经过反复试验,重新改进配方后,火药的性能完全满足了火箭发动机的苛刻要求。质量第一,在航天推进技术研究院绝对不是一个口号。为了确保航天产品的质量,航天推进技术研究院创造了一种确保质量的利器质量跟踪卡,后来成为航天工业的行业标准,在全系统得到推广。航天推进技术研究院四十多年的发展,就如同一幅辉煌而亮丽的画卷,上面镌刻着许许多多平凡而又不平凡的名字:张贵田、杨敏达、雷凡培、谭永华、曹化桥、郑南昌……谭永华,航天推进技术研究院院长、中国航天动力之乡的掌门人,他始终奋战在发动机研制工作的最前沿。进入新世纪,他睿智的眼光瞄上了世界航天科技的最前沿,在他的带领下,广大科技人员通过艰苦的努力,使我国成为继前苏联之后第二个掌握某新型发动机研制技术的国家。每次有任务,每个参试人员,召之即来、来之能战、战之能胜。长期以来,他们已适应了这样一种特有的工作方式:每个人都像军人一样,有一套专用的行囊,只要一声令下,背起背包就出发。也许,在父母临终、妻子临产、儿女临考时,很多职工都留下了人生的莫大遗憾。但每当长征火箭发射成功的捷报一次次传来时,所有的这些遗憾都会幻化成一道美丽的彩虹,点缀着他们平凡的人生……(本报记者 韩富斌 冯晓荣 通讯员 殷秀峰 沈利宾)

  
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