專訪長徵五號運載火箭副總設計師陳建華:發動機研製是刀尖上舞蹈...

2020-12-19 騰訊網

以前老所長說,一個航天人只要能完完整整參加一個型號的研發,對他來說就非常幸運了,他們那代人等了幾十年才趕上好時光。當時,我還不太理解,而現在,我們已經研製了不止一個型號。我認為,一個科研工作者一生中有機會真正承擔國家重大型號研製任務,應該引以為榮。

2020年12月14日,嫦娥五號軌道器與返回器組合體順利完成第一次月地轉移軌道修正。這也意味著嫦娥五號距離返回地球又近了一步。

時間倒回22天前。11月23日晚上10時許,距離嫦娥五號發射不足7小時,寓意圓圓滿滿的4120個「成功包子」送至海南文昌航天發射基地指揮大樓,讓航天一線人員能夠在火箭發射前吃上一口熱騰騰的包子。

▲陳建華和同事在發射前夕吃「成功包」

在休息大廳,媒體直播鏡頭捕捉到長椅上一位頭髮稀鬆的中年男子,面對記者他談笑自如。「10點半吃包子,有些人一次能吃四個。我爭取吃兩個,好事成雙嘛。前面的階段很完美,中間這個過程要進行檢測和判定,(我)也就放鬆了,(發射)一定圓滿成功。」

說這話的人叫陳建華,他是長徵五號運載火箭副總設計師、航天科技集團六院11所液氧煤油發動機副總師。

幾個小時後,11月24日凌晨4點30分,長徵五號遙五運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空,成功將「嫦娥五號」月球探測器送入地月轉移軌道。

▲陳建華

火箭發動機是火箭和太空飛行器的心臟,是航天事業的基石,其發展水平決定了航天活動的規模和實力,支撐了國家進出空間、和平利用空間的能力,是國家科技水平的重要體現、國家安全的重要保障。

此次發射嫦娥五號探測器的長徵五號運載火箭,配套了8臺120噸級液氧煤油發動機、2臺50噸級氫氧發動機等大小30臺火箭發動機,全部來自陳建華所在的航天科技集團六院。

▲長徵五號遙五運載火箭

「發射之前為什麼不緊張?因為我們已經把要擔心的事情提前全部都做好了。」近日,在位於西安航天基地的航天科技集團六院11所,陳建華向紅星新聞記者回憶起發射當天的場景。

「發展航天,動力先行」,對於這句話,陳建華有著深刻的認識和思考:「前輩說的話是中國航天經驗的總結,發展航天離不開動力,就是要追求穩定性、安全性、可靠性和先進性。航天動力這個東西,一旦遇到攔路虎就不容易攻克。為什麼我們能很快攻克,因為我們是通過幾代人的努力,好不容易造就了現在的局面。」

【談發射】

發射前一周曾出現小問題

當天迅速解決

紅星新聞:您和您的團隊在此次發射中承擔了哪些任務?

陳建華:長徵五號是大運載火箭,一般的火箭從出發到完成任務返回就一個月,而長五需要60天左右,這還不包括前期準備。所以這次發射我在文昌呆了56天,中間只有4天回西安處理了點事情,就立刻返回文昌。

發動機有成千上萬個零件,核心件也有很多,交付之前已經在西安多次測試,為的就是把最好的狀態打包交出去。發動機到達文昌後,在發射前,是做大量的檢查工作,還是儘量少做?這是需要思考的一個問題。我們目的只有一個,就是確認它狀態良好,確保上天飛行零故障。如何保證狀態良好?該檢測的地方一定要檢測。只有你工作都做到位了,問題它才不會發生,如果工作沒做到位,你在那邊祈禱是沒有用的。

▲陳建華接受媒體採訪

紅星新聞:如何評價我們的發動機在這次發射中的表現?

陳建華:這次發射是長徵五號搭載嫦娥五號,加起來我們叫十全十美。從結果看,火箭入軌精度是十環中的十環,靶心中的靶心,準確無誤地將嫦娥五號送達預定軌道。我個人還是感到很自豪,可以說從發動機備料開始,到生產、試驗、交付、組裝、運輸、檢測,一直到最後的發射到達精準入軌,圓滿完成任務。

紅星新聞:發射前有沒有遇到什麼問題?

陳建華:靶場無小事,一點點的事情都不要小看它,如果不注意它可能會不斷放大,最後可能變成影響成敗的大事。距離火箭發射一周前,出現了一個小小的問題,我們當時承受了巨大的壓力。中午12點發現問題,下午3點通知開會,晚上5點高層都來了。我當時代表六院發言,已經把問題想清楚了,晚上10點徹底解決。當天發現問題,當天解決問題。這個時候很多人都在給我們點讚。

紅星新聞:每次長五火箭發射您都在場,這次點火倒計時的時候您緊張嗎?

陳建華:發射當天,發動機測試時,我們的參數全部滿足要求,液氧加注也很順利,指揮員報告說一切順利,讓大家休息一下。央視來採訪的時候,我剛好在外面坐著等吃包子,視頻直播中可以看到我當時的心情,整個人還是很放鬆的,那是在發射前一天晚上10點的時候。發射之前為什麼不緊張?因為我們已經把要擔心的事情都提前做好了。

當天凌晨4點30分倒計時,我們精神全神貫注,點火前所必須的最低發射條件、發動機點火前參數都必須全面滿足要求才能放飛。點火的時候我一直在看參數,所有的參數一到位,我基本上就放心了。

【談發動機】

發動機之難,難在不穩定性

紅星新聞:都說火箭發動機很複雜很難,液氧煤油火箭發動機到底難在哪些地方?

陳建華:發動機這個東西,很多人不太理解,甚至有些學者也認為理論上很成熟,沒什麼困難。實際上,液體火箭發動機是一門試驗性的科學,是技術中的「高技術」。什麼意思呢?發動機一定要經過試驗暴露問題才能提高可靠性,改進後再試驗,是不可迴避的,沒有反覆的錘鍊不能發現問題。所以液氧煤油發動機最早期的研究小組取名「高技術組」,也反映了這種發動機的特質。

在液體火箭發動機專業術語裡,有一個很讓人頭痛的詞兒,叫「不穩定性」。一旦發生不穩定性,就很可能造成爆炸。不穩定性是液體火箭發動機研製中的第一大難關,因為它飄忽不定。難度極大。過去很少有人研究這個問題,因為它涉及到燃燒、傳熱、流動相關的所有問題,極其複雜又極其危險。

從液氧煤油發動機研製到現在30來年,我們仍然在對這個問題進行研究。一個問題居然孜孜不倦、樂此不疲30年,而且越研究越能發現一些新問題,特別是一些新的技術風險。因此,搞火箭發動機,通俗來講,是一個在刀尖上跳舞的專業。能不能攻破問題,把控問題,既要看團隊能不能吃苦,還要看你能不能掌握平衡,需要機動靈活,還要有靈感。

紅星新聞:除了火箭發動機研發技術,還會遇到哪些現實中的難題?

陳建華:發動機研製過程,先設計圖紙再後開始加工,加工出來不知道產品的好壞,就需要到試車臺上去測試。我們過去液氧煤油發動機是斜著試,現在豎著試,試的時候發動機推力可調節,過去發動機是額定推力不可調。在試車臺上,通過不斷調節推力大小,發動機在不同變化的情況下才可能暴露問題。

▲陳建華團隊研發的液氧煤油發動機在試車臺試驗

最早的試車臺在三線山溝裡,2005年新的試車臺建好啟用後,對我們國家液氧煤油發動機的研發起到了巨大作用。每一個給國家的發動機交付前都要在這個試車臺上試驗,獲得精準的試驗數據。

隨著我們技術的進步,新研製出的發動機已經超出現有試車臺最大承載能力。新建更大推力的試車臺,也是眼下的當務之急。

【談壓力】

曾在試驗前睡不好

夢到發動機爆炸

紅星新聞:航天工程需要做到萬無一失,您作為發動機總師,肯定也承擔了無法想像的壓力。

陳建華:我們這一行跟學校教書不一樣,學校算錯了可以重新算一遍。我們出現故障後要及時改進,如果改的不準還會出問題。

▲陳建華

我記得十幾年前,發動機試車時出過一個大故障,我和院裡面同事被叫去北京匯報。我當時還年輕,見到滿屋子院士緊張到發抖。我的老師張貴田院士走過來告訴我說,有他在,讓我不要著急,該說什麼慢慢說。就這麼一句話,我當時心情就平靜下來了。最後院士們終於同意了我們的試車方案,在試驗前的半個月,大家每天晚上都睡不好,消除不了壓力,就連做夢都會夢到發動機爆炸。

壓力能排解嗎?你看到我現在心平氣和,但當面對確保發射成功的壓力時,卻是很難排解的。

現在大部分人都有黃金周,七天假多美好啊。我們的黃金周在哪裡呢?幾乎都在廠裡、在實驗室裡,不知不覺時間就都過去了。

航天動力這個東西,一旦遇到攔路虎就不容易攻克,你沒看過別人走彎路,我看過,走彎路有時候要走很長時間才能出來。為什麼我們能很快攻克,我們是通過幾代人的努力,好不容易造就了現在的局面。美國登月土星5號運載火箭發動機研製遇到不穩定性問題,幾乎費了九牛二虎之力,花了幾年時間才走出來。

▲陳建華與中國工程院院士張貴田、航天科技集團六院副院長李斌討論技術問題

紅星新聞:接下來長徵五號還承擔了發射空間站核心艙等國家重大任務。

陳建華:是的。能夠參與這樣的任務是我輩的榮幸,要感謝建設航天強國的這個新時代。

航天精神最深刻的時代內涵,就是奮鬥與奉獻。我現在也已經50多了。記得剛工作的時候,老所長跟我說,你們這些年輕的娃娃趕上了好時光。他說我們現在要研製中國最先進的發動機。

提出這個計劃的時候,我們還在陝西鳳縣那條山溝裡,當時什麼都沒有,就只有一張白紙。就在那種情況下,他們提出我們要做世界上最先進的液體火箭發動機。那時候很多基本的生活問題都沒有完全解決,攀登這個高峰當時是不可想像的。

以前老所長說,一個航天人只要能完完整整參加一個型號的研發,對他來說就非常幸運了,他們那代人等了幾十年才趕上好時光。當時,我還不太理解,而現在,我們已經研製了不止一個型號。我認為,一個科研工作者一生中有機會真正承擔國家重大型號研製任務,應該引以為榮。

紅星新聞記者 任江波 攝影 王紅強

編輯 郭宇

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