当“神舟七号”成功发射的喜讯传来时,位于古城西安南郊的中国航天科技集团公司航天推进技术研究院的干部职工群情振奋,激动喜悦的心情久久不能平静,一种巨大压力释放后的无比轻松,荡漾在每个人的脸上。是的,从“863计划”到载人航天工程,从无人飞船到载人飞船再到太空漫步,从发动机的立项攻关到连续7次参加飞行试验连续获得成功,航天推进技术研究院的干部职工付出了艰辛的努力和超常的代价,那令人难以忘怀的日日夜夜仍历历在目……
打造一颗坚韧的“航天心”
发动机被誉为火箭的心脏,它是航天器问鼎太空的力量之源,承担着为航天器提供动力的核心工作,是航天器执行任务的前提。对于载人火箭来说,发动机的可靠与安全,对于发射任务具有决定性的意义。
1992年,当加快研制成功中国人自己的载人航天飞船重大决策确定后,其运载火箭的“心脏”部分一、二级发动机的研制任务,义不容辞地落在了为我国航天事业做出过巨大贡献的航天推进技术研究院干部职工的肩上。
然而,任务接受了,困难也随之接踵而至。
尽管由该院研制的长征系列火箭发动机在几十年的发射任务中,屡建功勋,成功率达到100%,创造了人类航天史上的奇迹。但研制载人航天飞船火箭发动机却非同一般,它不仅要具有高可靠性,更要有绝对的安全性。摆在他们面前的是:在较短的时间内,完成多项关键技术的攻关、改进和新项目的研制,解决方案研制阶段所遗留的众多问题及许多薄弱环节,改造发动机试验系统,按期交付发动机参加首次发射任务。这一系列工作,不仅时间要求紧、工作量大,且多个项目要采用先进技术。因此,其艰难程度是不言而喻的。
院决策层提出了“有条件也要干,没有条件创造条件也要干,以高质量的工作为神舟打造高质量发动机”的豪迈誓言。项目正式立项后,工程技术人员立即投入到发动机的方案论证工作,生产试验人员陆续开始进行发动机各组件的生产、试验和理论计算分析工作,发动机试验台的技术改造工作,一场为“神舟”打造腾飞翅膀的攻坚战在航天推进技术研究院正式打响。
苛求细节,“金牌”发动机再添彩
由于飞行任务的特殊需要,决定了载人航天火箭发动机在一系列研制工作中必须把可靠性分析、可靠性试验和可靠性设计放在首位。研制工作开始后,他们始终遵循着“高可靠性、高安全性”的原则,在异常艰苦的研制过程中,不放过任何一个细小的疑点,一步一个脚印,攻克了一道道技术难关,迈出了一个个坚实的步伐。
火工品,作为发动机研制中的重要组件,起着极其重要的作用。科技人员在火药的首次研制中,尽管火药的燃烧性能正常,但他们发现燃烧后的产物中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,但火药研究所交付的性能改造后的火药经过试验后,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。经过重新改进配方研制后,火药的性能完全满足了系统的要求及火箭发动机高性能的要求。
如果说发动机是火箭的心脏。那么,涡轮泵就是发动机的心脏。为了杜绝涡轮泵装配中多余物的产生,该院下属的西安航天发动机厂的工人师傅们找出最佳的装配方案,各负其责,分别把关,确保涡轮泵万无一失。在涡轮泵联动试验前,科技人员与工人师傅群策群力,经过对设计改进方案进行反复的研究分析,编写了涡轮泵联动试验总任务书及联试调整计算书。并认真分析了两级节流方案的可行性、计算了节流圈的尺寸,论证了入口采用金属软管联接的方案。与此同时,他们还克服重重困难,进行了联接用涡轮泵副系统入口过渡管的设计。这些方案和设计,在试验台和产品试验中得以应用,为其高可靠性起到了积极的作用。改进后的涡轮转子成功地参加了三次涡轮泵联动试验。其中一次联试按预定程序顺利完成了高工况600秒长程可靠性试车,为进一步提高载人航天运载火箭发动机高可靠性打下了坚实的基础。
为了确保“神七”所需发动机的高可靠性。承担发动机热试车任务的该院下属的西安航天动力试验技术研究所,发现发动机试验部分系统设备运行了30多年,腐蚀老化比较严重,试验的质量可靠性降低等诸多困难。为了使试车质量可靠性迈上一个崭新台阶,适应载人航天发动机试验技术需要,在时间紧,资料少,难度大的情况下,该所广大参试人员不畏艰难,发起了一场提高试车质量可靠性的攻坚战。针对试验设备在历次试车中暴露出的问题进行了深入的分析讨论,并根据讨论结果对试验系统进行了有针对性的技改,组织各参试单位工程技术人员,对各试验系统、设备进行可靠性分析、评估和失效分析,建立起相应的测试技术手段、方法和测试验证系统。与此同时,加强对参试人员的技术培训,不断提高有效解决可靠性隐患问题的能力与水平。在经过了一系列的技术改造后,进一步提高液体火箭发动机试验技术保障能力与水平,试验质量可靠性得到了进一步的提高,满足了载人航天发动机研制试验需要。
尽管载人航天工程发动机的研制,是在充分继承已有成熟技术基础上进行的,但开展进一步的可靠性增长设计和适应性改进,运用合理科学的可靠性试验方法,经过改进-试验-再改进-再试验的反复过程,却是有很大难度的。其中,故障模式及效应分析,冗余设计和容错设计,采用先进的发动机管路密封结构、启动阀门双锁冗余设计等就有40多项先进技术。这些问题的解决对发动机的研制有着十分重要的作用。
为此,院质量技术部门在组织所属各厂所专家充分论证的基础上,应用对比试验的方法确定装药量;用开槽法解决涡轮的叶冠和轮盘相磨问题等多种方法,使发动机固有可靠性水平有了显著的提高,节约了宝贵的研制经费,缩短了研制周期,为发动机在绝对可靠和安全的情况下,参加发射任务奠定了坚实的基础。
和“拦路虎”斗争的日子
设计的质量,决定着产品的固有质量,也决定着发动机试验的成败。载人航天工程发动机研制工作全面铺开后,第一只“拦路虎”便横在科技人员的面前:发动机燃气发生器在生产过程中,由于历史的变迁,其氧化剂喷嘴尺寸和流量范围不能协调,严重影响研制工作的顺利进行。
为了尽快啃下这块“硬骨头”,院里成立了“发动机喷嘴攻关小组”,开始了艰难的攻关任务。在异常艰苦的攻关过程中,攻关小组兵分三路全身心投入到各自的工作之中。一路人马仔细查阅以前该喷嘴的研制历史和生产情况,反复测量喷嘴的各种尺寸,反复进行各种试验;一路人马与有关工艺人员和型号总师协商关键问题的解决办法,制定出可行的方案;另一路人马则“钻”到资料堆里,详细查找、统计以前喷嘴的水力试验数据等数据。经过夜以继日的艰苦奋战,他们终于从根本上解决了这个技术难题,搬掉了载人航天火箭发动机研制道路上的一个障碍,使喷嘴顺利地投入了生产,为后续研制任务的顺利进行打下了坚实的基础。
为了保证发射载人飞船的火箭发动机在空中运行绝对可靠,他们对试验提出了更恶劣、苛刻的条件,用大推力长时间充分考验可靠性,确保额定状态万无一失。为此,他们在试验台上把发动机工作时间延长到比实际飞行多一倍,甚至几倍的时间,使每个零件的耐温、耐压、耐磨擦、抗振动等各种性能都受到严格的考验,并取得准确的数据。
然而,研制的道路并不是一帆风顺的。
一次,在发动机大推力、长程可靠性热试车中出现了意外故障。此故障原因如不尽早查找出来,加以改进,不仅使后续发动机研制任务无法进行,还将影响整个发射任务的如期进行。在故障现场,从院领导、型号副总设计师到普通的工程技术人员、试验工人,大家从清晨8点到次日上午9点,25个小时始终奋战在故障现场。在外请的振动、结构力学专家和教授对造成故障的机理也感到无能为力的情况下,院领导当机立断,迅速成立了“故障分析小组”,明确分工、各负其责,展开了艰难的故障分析定位工作,打响了查找载人航天火箭发动机故障及原因的攻坚战。大家不分白天黑夜、也不分节假日,全力以赴奋战在查找故障的现场。为了计算涡轮盘的静力强度,找到故障原因,科技人员群策群力、集思广益,从不同角度进行分析研究,对涡轮盘上上百个节点反复进行模态试验分析,对几百张图表及大量的数据每一张都进行仔细的阅读、分析、计算,不放过任何一个疑点;生产、试验单位的职工们随叫随到,连续加班加点,夜以继日地奋战在查找故障的第一线……
二十多个日日夜夜艰苦的鏖战,他们终于找出了故障原因,打了一场漂亮的攻坚战。在对故障点进行了彻底的改进之后,连续多次长程试验均获圆满成功,使发动机参加飞行试验的可靠性和安全性又上了一个新的台阶。
然而,在那通向成功,艰苦奋战的日子里,全体干部职工体现出的无私奉献精神,却让人久久难以忘怀,令人敬佩。攻关过程中,院各级领导身先士卒,始终坚守在第一线,给参加攻关的职工以莫大的鼓舞和鞭策。在紧张的工作中,许多同志24小时都很少休息;年轻的科技人员为了拿出准确的静力强度计算数据,有的顾不上照顾刚生产完孩子的妻子和刚满月的女儿始终奋战在查找故障现场,有时连续两天都顾不上回家;有的职工的爱人从外地来单位探亲,但他们日夜奋战在故障分析现场,根本无暇顾及妻子,远道而来的妻子只好当起他们的“后勤部长”;一些青年职工顾不得照顾年幼的孩子和家庭,全身心投入到各自的工作之中;年过半百的老科技工作者们更是尽心竭力与青年人一起拼搏在研究设计和查找故障的第一线,以自己的实际行动高奏着一曲曲无私奉献的航天精神赞歌。
把心贴在发动机上的人们
人世间最沉甸甸的就是一个情字。夫妻之情,骨肉之情,舔犊之情,手足之情,怎一个情字了得。正是为了载人航天事业,航天推进技术研究院的干部职工把许多情都搁在了一边,他们把心贴在发动机上,全力以赴打造着神舟腾飞的翅膀。期间,那一桩桩,一件件,一幕幕看似平常的小故事,映衬着全院干部职工心系神舟的拳拳之心。
谭永华,这位同神舟一起成长起来的航天推进技术研究院“掌门人”,从发动机的立项研制到连续参加飞行试验获得圆满成功,始终奋战在研制工作的最前沿。在抢进度、保质量,交付火箭发动机的日子里,质量分析会上有他独到的见解、研究室里有他听取汇报时刚毅的眼神、生产装配车间有他匆忙的脚步、试验现场有他忙碌的身影。几年中,他度过了多少个不眠之夜?牺牲了多少个节假日?有多少业余时间是属于他的?他说不清,也无法说清。
在为“神舟七号”交付火箭发动机的日子里,年轻的长二F火箭发动机副总设计师段增斌,经常晚下班,经常不回家,频繁奔波于外地。年幼的孩子和全部的家务全部交给了妻子。为了全力支持丈夫开足马力驰骋在通往太空的大路上,从事医务工作的妻子默默地包揽了家里的一切。多少次她忍着病痛送走出差的丈夫;多少次她医院、家里两头跑,一人照顾着病中的女儿……每当谈到这些,她总是说:只要小段能干出点成绩来,圆了事业的梦想就是家属的荣誉。
南渭林,承担“神舟七号”液体火箭发动机试验研究主要参试单位的研究室主任,为了适应发动机试验技术的新要求,他组织参试人员不断地对试车台进行技术改造。发动机试车台技改工作量繁如烟海,他既要参与其中大部分的设计工作,同时要对所有的图纸进行审核。他一头扎进图纸堆里,几乎忘记了一切。
每次试车前,南渭林总会认真检查每个系统、核对每个步骤,不放过任何疑点。一次在试车准备过程中,他发现部分固态继电器有误动作的现象,严重影响试车质量,经过仔细检查和分析,终于找到了造成干扰的原因,为此他从提高板件抗干扰能力着手,重新设计了系统接地线路,缩短了子板连接电缆,并在开机批处理文件中加入对板件输出置零的操作,彻底根除了这一事故隐患。正是凭着这种认真细致、一查到底的工作作风,南渭林解决了一次次突发事件,排除了一个个隐患,确保了试车的圆满成功。
长期以来,该院发动机参试人员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。每次回到深山的试验场地,参试人员如英勇的将士即将奔赴硝烟弥漫的疆场,有父子送别的叮咛,有母女情深的嘱咐,有妻子送郎的深情,还有父母抱着孙子一同送别儿女,亲情缠绕依依惜别的动人场面,这与当年“母亲叫儿打东洋,妻子送郎上战场”的情景多么相似。
在父母临终、妻子临产、儿女临考时,航天推进技术研究院很多职工都留下了人生的莫大遗憾。然而,当神舟飞船的捷报传来时,所有这些遗憾都化成了一道美丽的彩虹……
(文/图:杨军)