推举长征火箭的动力源泉

08.12.2014  00:20

    新华网陕西频道12月7日电 2014年12月7日,长征四号乙火箭推举着中国与巴西合作的“资源一号04星”扶摇直上九天。由位于西安航天基地的航天科技集团公司六院研制的“金牌发动机”为中国航天迎来长征系列火箭第200次成功发射再建功勋。

    作为我国唯一的液体火箭发动机研制中心,六院坚持以自主创新为科研生产的龙头,走出了一条“研制一代、预研一代、探索一代”的技术创新之路,成为世界上少数几个掌握火箭发动机核心技术、拥有完全自主知识产权的国家之一。迄今为止,六院研制的推力从0.4公斤到120吨的近百种液体火箭发动机,广泛应用于弹、箭、星、船、器等各种用途的飞行发射任务,成功参加了包括我国第一颗人造卫星“东方红一号”、11次载人航天工程、4次探月工程、16次北斗工程在内的我国长征系列运载火箭200次发射任务,走出了一条有中国特色的液体火箭发动机自主创新研制之路,为我国成功进入空间领域提供了强大的动力支撑,书写了世界航天发展史上的奇迹,被誉为中国航天的“金牌动力”。

    在创新中勇攀高峰

    发展航天,动力先行。火箭发动机是运载火箭的核心装置,是航天器探访宇宙的动力之源,是目前为止实现宇宙飞行的唯一动力装置,世界各航天大国无一例外是从研制液体火箭发动机起步的。

    发动机不稳定燃烧是一个世界性的难题。而燃烧稳定性,成为确保火箭高安全性、高可靠性,成功发射的技术关键。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?专家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“”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,不禁连声惊叹: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。

    为了保证发动机高可靠性,该院科技人员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倍以上,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。长征火箭发动机参加飞行试验200次的成功记录,正是通过这种从难从严进行地面试验,不断地在实践中发现发动机的薄弱环节并适时地加以改进,使发动机可靠性水平持续增长中创造出来的。

    让质量登上帅位

    “质量第一”,在六院绝对不是一个口号,而是全院职工至高无上的准则,如警钟长鸣,无时无刻不在全院职工的心头振响。

    为了确保航天产品的质量,六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。质量跟踪卡运用科学管理手段,体现了上道工序为下道工序服务,下道工序为上道工序把关的思想。使工序中影响产品质量的人、机、料、法、环各因素处于受控状态;解决了发动机生产过程的质量跟踪问题,有了跟踪卡,不管发动机什么时候发生故障,都可以回过来查出是什么原因,谁的责任。在一次重点型号的质量复查中,就是利用质量跟踪卡查出该台发动机中的一台单机燃烧室内通道有一处堵塞,消除了可能导致飞行失败的重大隐患。随着信息技术的不断发展,六院人不断推陈出新,推出了“多媒体纪录”、“全面量化控制”、“可靠性增长”等一系列质量管理的新举措,为新形势下确保发动机质量添砖加瓦。

    细节决定成败。提起焊丝,在一般人眼里,它是一个不起眼的小东西,论体积,比许多东西要小得多,论价值,同贵重的材料无法相比。然而,小小的焊丝一旦用错,轻则产品报废,重则箭毁人亡,造成灾难性的后果。在六院,这样一个小东西在其入库、保管、领用、发放、回收方面都有一整套详细的管理制度,有三、四十条的规定。从焊丝的入库、保管、领用、发放到回收都有严格的程序,禁止在现场存放焊丝、每人每次只能领用一种焊丝、剩余的焊丝及焊丝头必须及时交回等规定虽然苛刻,但职工们知道“严字当头”,质量才有保证。

    用严谨铸造金牌

    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,在某长征系列运载火箭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。

    多余物是火箭发动机的大敌,为了确保产品质量,六院从不放过任何一个隐患。一次,在用于载人飞船的发动机装配过程中,一位操作人员突然发现游标尺上的一个M2的小螺钉不见了。刹那间,全车间立刻紧张起来,装配现场开始了全面查找小螺钉的工作。大家趴在地上仔细的寻找,生怕漏掉哪个地方,你仔细找一遍,我再仔细看一遍。然而,整整一个上午,小螺钉没找到。下午四点多钟虽然找到了一个小螺钉,但“这是我们要找的那个螺钉吗?”。为了尽快确定螺钉的身份,通过放大镜观察,反复验证,一时之间难以下结论,怎么办?为了确保宇航员的安全,让发动机不带问题出厂,该院毅然决定重新组装4台没有任何隐患的发动机交付飞行试验。

    从上世纪五十年代末期的白手起家到如今的创新研制,六院几代人始终坚持 “先行一步,领先一路”的火箭发动机研制理念,始终恪守“踏实务实,纳新创新”的工作作风,使得我国长征系列运载火箭液体动力在一穷二白的基础上,历经艰难困苦,不断走向成熟,走向成功,用高性能、高可靠性、高成功率,打造出了誉满神州的“金牌动力”。(文/杨军)