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長(zhǎng)征五號(hào)總師揭秘起飛前驚魂163分鐘

2017-05-31

  5月27日,長(zhǎng)征五號(hào)總設(shè)計(jì)師李東在京西賓館捧起了全國(guó)創(chuàng)新爭(zhēng)先團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)。他不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗,而代表著中國(guó)航天科技集團(tuán)公司一院的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭研制團(tuán)隊(duì)。

  正是這支平均年齡不到33歲的“小鮮肉”團(tuán)隊(duì),通過十年的默默奉獻(xiàn)和艱苦攻關(guān),將長(zhǎng)征五號(hào)火箭送入太空,鑄就了我國(guó)運(yùn)載火箭升級(jí)換代的里程碑。

  首飛“驚魂”彰顯自信

  2016年11月3日傍晚,長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭佇立在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)101工位。按計(jì)劃,它將在當(dāng)晚18時(shí)左右實(shí)施首飛。

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  誰也想不到,這個(gè)夜晚會(huì)如此驚魂,讓親歷者永生難忘。

  發(fā)射準(zhǔn)備階段,第一個(gè)插曲來自火箭助推器氧排氣管道。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)研究排查,發(fā)射窗口被推遲到19點(diǎn)01分。

  然而,新的問題接踵而至:芯一級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)在預(yù)冷過程中,氫泵軸承處的溫度沒有達(dá)到起飛標(biāo)準(zhǔn)。

  “芯級(jí)里液氫容積非常大,必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)一些部件的溫度冷卻到足夠低,啟動(dòng)過程中才能確保平穩(wěn)。”長(zhǎng)征五號(hào)副總設(shè)計(jì)師婁路亮后來解釋說。

  現(xiàn)場(chǎng)專家和研制團(tuán)隊(duì)鎖進(jìn)會(huì)議室,緊急展開商議。李東卻很從容。他表示,發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷問題事先反復(fù)討論過多次,在合練中也單獨(dú)做過試驗(yàn),因此有預(yù)案準(zhǔn)備。

  20多分鐘后,團(tuán)隊(duì)拿出了預(yù)案范疇內(nèi)的解決方案。已經(jīng)撤退到安置點(diǎn)的陳通斌、謝建明等4位芯一級(jí)氦配氣臺(tái)操作手受命返回塔架,迅速對(duì)供氣設(shè)備進(jìn)行操作。19點(diǎn)30分左右,發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)冷問題圓滿解決,發(fā)射時(shí)間則被推遲到20點(diǎn)40分。

  時(shí)間在眾人等待中流逝。20點(diǎn)37分,01號(hào)指揮員下達(dá)口令:“3分鐘準(zhǔn)備!”但命令很快被相關(guān)操作人員暫停,點(diǎn)火再次延后。接下來,指令幾度被暫停、重置。

  當(dāng)“1分鐘準(zhǔn)備”指令再次被叫停,“長(zhǎng)五”總體主任設(shè)計(jì)師何巍表情嚴(yán)峻,連問:“怎么了?怎么了?”操作人員面面相覷,很多人站了起來。負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的“長(zhǎng)五”副總設(shè)計(jì)師李學(xué)鋒也忍不住起身,搶到前排查看數(shù)據(jù)。

  接下來,出現(xiàn)了中國(guó)航天史上罕見的一幕。進(jìn)入倒計(jì)時(shí)10秒后,讀秒又被中斷。

  然而,李東和“長(zhǎng)五”總指揮王玨仍坐在原地,靜觀事態(tài)發(fā)展?!拔覀兊囊痪€人員都是專業(yè)人士,他們很清楚各自負(fù)責(zé)的工作。對(duì)長(zhǎng)征五號(hào)和我們的團(tuán)隊(duì),我有信心。”李東說。

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  婁路亮事后解釋道,屢次暫停倒計(jì)時(shí)是因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸顯示出現(xiàn)了故障,并非火箭本身的原因。操作人員沒有及時(shí)得到相關(guān)數(shù)據(jù),按照規(guī)定可以暫停流程。

  20點(diǎn)43分,長(zhǎng)征五號(hào)在等待了163分鐘后終于緩緩升空、出塔、穿入云霄,約30分鐘后與載荷組合體成功分離,首飛成功。

  “這是我們遇到的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)最大的一次發(fā)射?!蓖醌k感嘆。

  回顧驚心動(dòng)魄的2個(gè)多小時(shí),李東表示,發(fā)現(xiàn)問題時(shí),年輕團(tuán)隊(duì)判斷準(zhǔn)確、處置果斷,尤其是重置倒計(jì)時(shí),需要相當(dāng)大的勇氣。“這是研制團(tuán)隊(duì)技術(shù)過硬、有自信心的表現(xiàn),是年輕一代航天人成熟的表現(xiàn)?!彼f。

  十年歷練走向成熟

  “長(zhǎng)五”團(tuán)隊(duì)能夠如此成熟自信,源于長(zhǎng)達(dá)十年的艱辛鑄箭之路。

  近20層樓高的長(zhǎng)征五號(hào),起飛推力超過1000噸,足夠讓10架波音747齊飛;25噸級(jí)的運(yùn)載能力幾乎可將3個(gè)天宮二號(hào)同時(shí)送入太空。但這型具有劃時(shí)代意義的火箭,在研制過程中也面臨了我國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)展史上多項(xiàng)空前的技術(shù)難題。

  從立項(xiàng)到首飛十年間,王玨、李東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì),創(chuàng)造性地提出全新方案、采用新技術(shù)、全面系統(tǒng)綜合和優(yōu)化,先后突破了以12項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)為代表的247項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),使全箭新技術(shù)比例幾乎達(dá)到100%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“30%以內(nèi)”的國(guó)際慣例。

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  長(zhǎng)征五號(hào)的箭體直徑達(dá)到國(guó)內(nèi)空前的5米,這給設(shè)計(jì)、仿真、制造及地面各種試驗(yàn),都帶來了革命性的改變。研制團(tuán)隊(duì)突破了大型低溫貯箱和多集中力殼段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了我國(guó)火箭直徑從3.35米向5米的跨越,為我國(guó)未來大規(guī)模開發(fā)利用空間資源奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  雖然個(gè)頭大,但長(zhǎng)征五號(hào)很智能。研制團(tuán)隊(duì)突破了發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合搖擺、大型運(yùn)載火箭實(shí)時(shí)卸載+主動(dòng)導(dǎo)引+預(yù)測(cè)關(guān)機(jī)的復(fù)合控制、助推器多點(diǎn)支撐起飛主動(dòng)抗漂移控制等5項(xiàng)世界首創(chuàng)的控制技術(shù),讓火箭不僅能在規(guī)定位置做規(guī)定動(dòng)作,還能根據(jù)情況隨機(jī)應(yīng)變、閃轉(zhuǎn)騰挪。

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  團(tuán)隊(duì)還首次引入了數(shù)字化設(shè)計(jì)手段,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化模裝替代實(shí)物模裝,完成了型號(hào)數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析、試驗(yàn),大大縮短了研制周期、節(jié)約了研制經(jīng)費(fèi)。

  困難和挫折早已成為研制團(tuán)隊(duì)的家常便飯。2005年,已經(jīng)歷過9次成功試車的50噸氫氧發(fā)動(dòng)機(jī),在點(diǎn)火后突然出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象,燃燒室壁板鼓出一個(gè)大包。經(jīng)過反復(fù)研究,團(tuán)隊(duì)鎖定了燃燒室耦合振動(dòng)問題。兩年后,他們通過加擋板,分區(qū)燃燒,錯(cuò)開了頻率,將問題解決。

  長(zhǎng)征五號(hào)使用零下252.5度的低溫推進(jìn)劑,讓它性能上獲得大幅提升,但難度也隨之增加。2012年6月,5米直徑芯級(jí)貯箱在低溫靜力試驗(yàn)中突然破裂,如果處于實(shí)際飛行中,這將導(dǎo)致箱體結(jié)構(gòu)失穩(wěn),后果嚴(yán)重。團(tuán)隊(duì)最終決定,將貯箱設(shè)計(jì)推倒重來。這個(gè)消息讓一些隊(duì)員流下了眼淚?!?1米長(zhǎng)的貯箱,壁厚不到3毫米,就像放大版的可樂易拉罐,一毫米的誤差就會(huì)讓傳力方式發(fā)生變化?!蓖醌k回憶說,“在設(shè)計(jì)時(shí),大家一克一克地減重,又考慮結(jié)構(gòu)要牢固,做出來不容易,所以這次失敗的打擊很大?!苯酉聛淼娜辏瑘F(tuán)隊(duì)從頭開始,重新設(shè)計(jì)研制了芯級(jí)貯箱。

  研制路上,一場(chǎng)場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論更是屢見不鮮。這讓大家紅過臉,也擦出了靈感的火花,新三垂測(cè)發(fā)模式、臍帶塔發(fā)射平臺(tái)等方案都是由此誕生。

  數(shù)據(jù)顯示,有上萬名航天人參與了長(zhǎng)征五號(hào)的研制,研制生產(chǎn)各類產(chǎn)品19000臺(tái)套,累計(jì)開展近7000次、1000余項(xiàng)地面試驗(yàn)。長(zhǎng)征五號(hào)火箭將為我國(guó)后續(xù)探月、載人航天、火星探測(cè)等重大工程提供有力保障,而其研制過程中培養(yǎng)的一大批技術(shù)人才,也將成為我國(guó)未來航天發(fā)展的依靠。


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