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本报记者刘昊 本报驻高校记者站记者黄敏
北京航空航天大学新主楼B座一层114教室里,刚刚从酒泉卫星发射中心运回的三枚火箭残骸占据着中心的位置,电脑前一个瘦弱的男孩一遍一遍地端详着火箭设计草图,“这里的线条应该再光滑一点。”另外一个男孩子指着电脑屏幕喃喃自语……
他们专注的神情似乎已经忘记了几天前的“神奇”壮举,11月1日早晨8时,由北京航空航天大学14名本科生独立设计研制的气象探空火箭“北航1号”发射成功,这是我国首次完全由本科生设计研制发射成功的探空火箭。
找到了科研的感觉
11月1日清晨,在广袤沙地的环抱之中,在晨光清辉的沐浴之下,一支绿色火箭发射架带着一枚2.53米长的白色火箭直指长空,蓄势待发。
“发射准备,人员撤离!”火箭发射之前5分钟,酒泉卫星发射中心发射场数十位官兵严阵以待。“北京航空航天大学学生探空火箭项目”总负责人宇航学院朱浩等三名学生和宇航学院副院长蔡国飙也应声进入地下掩体,急切地注视着电脑控制系统和屏幕上“北航1号”探空火箭的图像。
此刻,200米之外发射指挥中心大厅指挥监视系统的所有显示屏都切换成了火箭发射架、控制数据和气象指数画面。
“3,2,1,点火!”伴随着威严的指令,北航学生薛松柏沉着地扭动点火钥匙。“嘭——”的一声,火箭尾部瞬时喷出一股耀眼的火焰,箭体呼啸而出,留下一道白烟直刺入万米高空……
上午11时和午间12时,另外两枚“北航1号”也发射成功,随后,回收队伍在13公里以外的戈壁滩上找回了火箭残片……
“北航1号”探空火箭全长2.53米,重95千克,有效载荷质量10千克,火箭的六大系统一样不少。“三枚‘北航1号’分别以67度和80度的仰角发射,升空高度达到9800米,落点和原来预算的差不多。火箭的六大系统中,有4个测试成功,1个没有测试到,遗憾的是,回收装置最后没能打开。”朱浩说。
“发射成功!”酒泉发射中心指挥人员的宣布,让朱浩等14名本科生兴奋不已,“这对于学生来说太不容易了,希望从中能产生未来航空航天领军人才”,发射中心领导的赞许更让北航本科生信心百倍。“最激动的就是点火那一瞬间和听到发射成功的结果。”朱浩告诉记者。“这次算真正体会到‘航天人’的感觉了。”负责火箭总体结构设计的张凌燕感慨地说。
一定以本科生的身份完成
去年11月25日,“北京航空航天大学学生探空火箭项目”正式立项,朱浩被宇航学院的领导确定为项目的总负责人,在负责联络参与人员以及协调各部分工作之外,朱浩还负责火箭发动机的设计研制。
“14个队员中,12个保送研究生,另外两个考研也没有问题。”朱浩向记者介绍着他的伙伴,“他们接到任务之初和我的感受是一样的,我们自己设计研制火箭,虽然没想到会有这样的任务,但大家都信心百倍,摩拳擦掌,从没想过我们做不成这个项目。”说到这里,朱浩的手握成了拳头。
从去年11月25日到今年11月1日发射成功,14名本科生用不到一年的时间完成了项目,“其实有一个念头一直支撑着我们,就是以本科生的身份完成‘北航1号’。”朱浩向记者表示。
1958年,北京航空航天大学的教师们曾经设计研制出一枚探空火箭“北京一号”,之后的近50年,再没过这样的项目,更何况学生,现在从头来做,一切都是白手起家,薛松柏告诉记者。
火箭的命名就让大家争论不休。“开始我们计划叫银鹰、银箭,名字很多,但都觉得不是太理想,最后还是用上了校名,这可以体现北航学生自己设计的北航系列火箭。”张凌燕告诉记者。
“做‘北航1号’之前,知道的只是书本知识,对工程接触的很少,现在无论是设计研制,还是联系零件加工厂都是我们自己来做,开始的时候真有些手忙脚乱。”张凌燕腼腆地说。
“北航1号”设计之初,朱浩和他的伙伴希望用最先进的发动机,在火箭中设置生物实验、气象参数文件,用以模拟载人航天以及探测气象状况,但后来,他们发现以自己的能力和经费根本无法在这么短的时间内实现。
“理论和实际操作还是有差距的。”朱浩感叹道。他和他的队员最终确定了“简单实用”的原则,从火箭的发动机开始了最初的研制。
“没想到简单的原理实践起来会这么难。”参加火箭项目的王文龙告诉记者,以前虽然学过火箭发动机、流体力学等专业课程,但实际设计则需要掌握大量书本上没有的工程实践知识和经验,发动机组的电脑设计图就在老师和专家指点下,先后修改了5次。
挫折让学生们更清醒
入选的队员按照火箭研制的分工被划分到火箭总体、动力系统、点火控制系统、分离回收系统、数据采集系统和地面发射系统6个不同部分。
设计火箭这样的高难度项目,其中的复杂性无法预料。“北航1号”项目刚刚启动,整个团队就陷入了困境。
由于对各个环节估计不足,日程安排不合理,项目进展缓慢。“虽然我们想了很多预案,预想了很多种可能,但在设计研制甚至发射之前还是有很多的意外。”朱浩告诉记者。
今年5月进行了第一次地面点火试验。学生们紧张地看着控制屏:喷管出了问题。指着工作室内被烧坏的发动机残骸,朱浩回忆说:“这对我们的打击太大了,情绪也非常不好,尤其是负责设计喷管的张莘艾都快哭了。
事后,经过现场老师们的分析,是喷管加工工艺没达到要求,跟设计无关。”
队员们准备动身去呼和浩特市进行全箭试总装的前一天,火箭在试滑时,发生了箭体上架后晃动的现象,这将直接影响到火箭的成功发射。
这是学生们火箭研制以来遇到的最大挫折。
张凌燕连夜拿出了两套新的方案,第二天早上6时,他就直奔位于大兴的零件加工厂。8个小时后,他背着刚刚赶制出来的零件,出现在火车站,汗湿的手心攥着晚上9时去往呼和浩特的车票。
“挫折让我们更清醒,也让我们感受到航天人真正的工作状态。”这就是“北航1号”的设计者”。
这样的经历一生受用
“这样的经历我们一生受用。”114教室里坐在电脑前的朱浩端详着火箭草图说了这样一句话。“我们保研了,想提早接触到研究工作,就有了这样的机会,真的是幸运。虽然我们的火箭在技术上并不先进,但亲手参与的过程让我们受益匪浅,”朱浩说,“几乎每一步都会遇到新的问题,大家攻克了研制过程中弹道设计、气动特性计算等许多难题,对工程项目的设计和研制有了深入的认识,提高了实践能力和创新能力。
负责发动机设计和试验的王文龙同学深有感触地说:“大量的实验和修改让我们真正体会到根据理论设计的东西跟工程实际离得很远”。
“暑假里,保送了硕士研究生的同学没有宿舍住,就在学院的一间会议室里打起了地铺。燥热难耐不说,还得忍受各种蚊虫叮咬。为了赶进度,他们常常要通宵在电脑前进行各种仿真模拟试验,熬到实在睁不开眼了,才蜷在地铺上沉沉睡去。”负责火箭发动机部分的薛松柏给记者描绘着他们的工作环境,“从没受过这样的罪,但教授总讲的吃苦耐劳的航天精神,我们切身体验到了。”
指导教师蔡国飙对他们很满意。他说,这些学生学会了独立思考,吃苦耐劳,团结协作,互相学习。朱浩则自豪地说,“我们像真正的航天人一样工作。”
明年会有“北航2号”
分离回收技术的两位同学看到火箭残片之后心情有些沉重,因为火箭没有按预期分离。然而,这也使他们获得了更多成长的动力,激发了他们未来进一步攻关克难的决心。“明年就会有‘北航2号’,技术上会更先进,也会承担探测和科研任务。”朱浩向记者透露。
目前,“北航1号”的设计者已经开始寻找故障原因,他们认为原因可能出在元器件,由于考虑成本因素选用的都是民用元器件,虽然地面试验可行,但在火箭飞行时高过载的恶劣环境下,很有可能失效,他们会在未来的研究中试验和解决这个问题。“‘北航系列’全部会由本科生完成,‘北航2号’火箭研发时会把我们的经验贡献出来。”朱浩表示。“北航放手让学生动手的培养模式不会停止,不仅会继续研制北航系列,我们还计划让学生自己设计研制巡航导弹,把学生自己做的人造卫星送上蓝天。”蔡国飙告诉记者。RJ063
畅言
学生们品尝到“专业人”滋味
“我终于找到‘航天人’的感觉了,”负责火箭总体结构设计的张凌燕谈及感受时,不停地念叨着,“我们像真正的航天人一样工作。”在返程的车上,薛松柏不由地唱起了自己作词、同学谱曲的《我是航天人》的歌:“你是航天人,我也是航天人,一条漫长的路,两颗赤诚的心。只有航天人,最了解航天人,脚下的路越长,心中的爱越深……”
项目做成后,朱浩有了更多的自信,他说,在理论联系实践方面,大学生们不是不想干,而是苦于没有发挥的平台。同学们都说,“北航1号”探空火箭上天,需要感谢很多人。“学校、航天科研院所、酒泉卫星发射中心,对我们可以说是一路绿灯。”
对于“北航1号”的研制,北航方面除了为学生提供必备场地、经费等,还特别成立了一个7人指导小组,其中包括3名老教授。一些老师也利用自己的社会关系,帮助学生联系科研院所、专家教授和零件加工厂。
“让学生动手参与,让学专业的学生体会到专业人的滋味,这要比光讲书本知识,宣传精神有用得多。”负责指导的宇航学院副院长蔡国飙认为,火箭研发是宇航学院航天人才培养新模式的一个有益探索。他告诉记者,学生们在本科阶段就全程参与了火箭设计、制作、试验、发射的整个过程,让他们品尝到了“专业人”的滋味。
理论与工程实践相结合,是北航航空航天特色和工程技术优势在人才培养上的一个体现。北航党委常务副书记谭振亚有感于酒泉发射中心对北航火箭发射的高度重视和无私援助,以及航天科工集团六院、三院和航天科技集团五院的大力支持:“他们功德无量,对学生的成长帮助很大,这反映了全社会对创新型拔尖人才的期盼。”他进而谈到,同学们的实践经历与精神值得珍惜和发扬,同时更应该树立对社会和航空航天事业的热爱与回馈之心。
火箭的研发也给了同学们许多全方位的锻炼,比如独立思考、潜心研究的钻研精神,突破常规、大胆设计的创新精神,整个暑假打地铺住会议室的吃苦耐劳的精神,14个同学团结协作、互相学习的团队精神等,还有在航天场所和发射中心感受到的坚定的航天精神,都将使他们终身受益。RJ063
图一:“北航1号”被细心地运往发射架。
图二:设计人员与“北航1号”合影留念。
图三:北航1号安上发射架。
图四:北航1号发射升空。
图五:通过火箭残骸寻找设计中的缺陷。本报记者方非摄RJ195
图六:分析设计图纸。 本报记者方非摄RJ195字体显示:大 中 小 打印
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