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長五遙二發射失敗內幕公開,中國航天走出至暗時刻
最后更新: 2019-12-30 10:00:27(“中國航天報”微信公眾號12月28日文章)
2018年4月16日,國家國防科工局發布消息稱,長征五號遙二火箭飛行失利故障原因基本查明,故障出自火箭的液氫液氧(YF-77)發動機,長征五號工程研制團隊正在全面落實故障改進措施。
發動機是火箭的心臟,渦輪泵則是發動機的心臟。它通過高速轉動給來自貯箱的液氫和液氧增壓,繼而供應到推力室,使之混合燃燒,產生巨大推力托起火箭飛行。渦輪泵,正是長五遙二火箭歸零的“要害”。
渦輪泵,長征五號運載火箭芯一級YF-77液氫液氧發動機上唯一高速旋轉的裝置。很快,在最高900開爾文溫度(626.85攝氏度)的熱環境和極其復雜的力學環境下,它會以每分鐘近2萬轉(約每秒333轉)的速度轉動。
在此之前,3臺YF-77發動機一共進行了15次試車,均順利通過考核。這次它將在地面接受工況環境最為惡劣的一次“加試”,迎來500秒的長程試車。發動機研制方——北京11所的研制人員也在高負荷運轉。晝夜不分甚至讓人精神面貌出現“反常”征兆的加班狀態,已經持續了一年多,大家希望這500秒是黎明前最后的黑暗。
試車開始沒多久,氧渦輪泵的局部結構斷裂,“心臟”停止跳動。這是中國現役最大運載火箭長征五號發射失利后,出現的首次發動機地面試車失敗。此時是2018年11月末,北京冬天已至。
長征五號火箭副總設計師王維彬曾把YF-77發動機的歸零工作視為“在黑暗中探索”。誰也沒想到,黑夜會如此漫長。
YF-77氫氧發動機在進行試車
1.“心像被撞了一下”
2017年7月2日,黑夜以一種急速下墜的方式到來。
那天晚上,長征五號火箭副總師王維彬的心情就像坐過山車,車最后栽倒在谷底。巨大的長征五號在塔架上靜靜矗立,媒體架起了攝像機,老百姓等候在電視機前。發動機點火,正常。點火170秒后,4個裝有液氧煤油發動機的助推器完成使命,成功分離;346秒時,發動機提前熄火,問題出在一臺芯一級上的YF-77發動機。王維彬感覺渾身麻木,“心像被撞了一下”。
正在北京家中的主推進發動機設計部主任鄭大勇接到所里的電話,聽到的第一句話就是“發動機轉速沒有了”。
鄭大勇趕到單位。位于北京東高地的測控大廳里集結了一群人。他們全部被電話“召回”,圍到一處,盯著屏幕看一級發動機傳回的數據,現場鴉雀無聲。
多年來的經驗與初步分析的結果基本吻合:火箭芯一級發動機問題比較大。但屏幕上的數據只能描繪出問題的大致輪廓,還不足以精準地找到病根。
發動機出現故障之后,長征五號火箭已經偏離了軌道,墜入太平洋。沒有殘骸,就看不到病癥,也就無法用藥。與此同時,輿論很快通過網絡發酵。甚至有網友評論:中國航天進入至暗時刻。
當時在北京家中收看發射直播的吳平,和身處海南文昌發射場的王維彬,至今回憶起那一晚都還會有些恍惚。吳平與王維彬結婚32年,也一起在北京11所工作了30多年,她了解王維彬,發射失利后并沒有立即聯系他。“我唯一能做的,就是等。”吳平說。
“失聯”幾天后,她等到王維彬發來的第一條信息——“馬上登機”。幾個小時后,王維彬落地北京再度“失聯”,直至半夜才推開家門。
2.“要做到故障復現,太難了”
從那天起,吳平在近兩年的時間里都處于“等待”中。王維彬早上一出門,經常后半夜才回家。晚上12點如果人還沒回來,吳平就先睡了。盡管兩人同在所里上班,卻形同路人。
和王維彬一同進入“歸零”作息時間的,有一大批YF-77液氫液氧發動機研制人員,還有火箭抓總研制單位航天科技集團一院的研制人員、火箭發動機抓總研制單位航天科技集團六院的研制人員,以及我國知名院士專家……
長征五號遙二飛行失利,牽一發動全身,整個航天科技集團乃至國家有關方面都開始痛定思痛,在全面反思中前行,在質量整改中蓄勢,準備下一次起飛。
在六院,這是一場全員之戰。“必須集全院之力,凝聚共識,攻堅克難,排出故障,讓氫氧發動機滿血復活!”院長劉志讓向全院型號戰線發出院長責任令。
對于當事人來說,這次難度極大的歸零是在“先天不足”中開始的。火箭殘骸沉入萬丈深海,研制人員掌握的數據遠遠不夠。
“想了很多辦法,盡可能地收集數據,也沒能精確定位故障,要做到故障復現,太難了。”年輕的渦輪泵設計師黃克松回憶。從各級領導到各行專家,陸續登門北京11所,大家也只是把故障粗略鎖定在氧渦輪泵上。
液氫液氧發動機的渦輪泵,一頭是極低溫的泵,另一頭是高溫的渦輪,這讓渦輪泵在發動機工作時的受力情況顯得尤為復雜。它在高速轉動中,負責動力傳輸,將熱能、動能轉化為機械能。研制人員一開始是從工藝層面對渦輪泵進行“加固”,黃克松解釋:“主要是一些局部改進。”
歸零進展緩慢,很多人的關切詢問不時傳來,研制人員經常只能報以沉默。家里的耄耋老人曾有一個多月沒見到王維彬。好不容易,王維彬有空回來吃飯,老人驚訝道,“你現在怎么身體跟我一樣差了?”
- 原標題:長五YF-77歸零:走出至暗時刻
- 責任編輯: 李天宇 
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