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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
3.“他們這些人,為長五耗盡了心血”
在歸零工作最緊張的時候,胡鵬的妻子商蕾也陷入了崩潰。那次胡鵬去了海南文昌,老父母沒在家,單位開展保密檢查,裝修師傅還讓商蕾上門看涂料。孩子晚上等不來媽媽,一連打了20多個電話。焦頭爛額的商蕾回家后,對兒子發了一通火。
胡鵬在型號處工作,倆人在單位見不著面,在家里也說不上幾句話。經常是胡鵬接到一個電話,然后一口氣撥出幾個電話。“接電話是有任務來了,撥出電話是立即執行”,商蕾說有時候想跟丈夫聊聊天,但他已經披上衣服準備出門了。
王維彬的血壓開始升高,嚴重的痛風讓他的雙腿失去了活力,一度只能一瘸一拐地挪向會議室。有時候趕上出差,他坐早上6點的航班離開北京,當天半夜又搭乘紅眼航班回來,吃點安眠藥,第二天出現在發動機試驗現場。
吳平憋不住了。
——“工作上的事我不過問,就希望你能多睡會兒?!?
——“我也希望有陪伴。”
——“你怎么病沒好又跑走了,連自己都管不好!”
吳平語氣慢慢加重,面前這個在同事眼中溫文爾雅的安徽男人也開始生氣。
——“你不懂,你還是不能理解我?!?
——“你就不能對我耐心一點?”
平時講話都客客氣氣的兩口子,爭吵了起來,攪動了平靜的生活。
偶爾在家里落腳時,王維彬也是沉默不語,一心思考歸零工作。長五遙二飛行失利是YF-77發動機研制人員心里的傷口,大家變得比過去敏感,尤其不希望傷口被觸碰,家人也不例外。
他們乃至整個六院的人心里清楚,這也是關乎中國航天未來的背水一戰,要讓各方放心,就必須“干掉”所有隱患。
“其實我就希望他能安穩睡上一覺。”歸零期間,吳平盡量不打擾王維彬,只想讓他擠出時間多睡一會兒。她最大的愿望是盼著退休后兩人能手牽手過上自己的生活。幾十年來,兩人還沒一起休假出去玩過。歸零開始后,家庭聚會和朋友聚會里也都少了王維彬的身影。
吳平說:“他們這些人,為長五耗盡了心血。”
4.“難道是我們的設計方案先天不足?”
長征五號火箭總指揮王玨曾經是航天科技集團六院北京11所的老所長。王維彬大學畢業后來到這家單位,與發動機產品日夜相伴,后來跟著王玨一起參與到長征五號火箭的研制中。
從1995年應用于大型運載火箭的液氧煤油發動機和液氫液氧發動機正式進入工程預研階段,到2016年長征五號首飛,中國的第一枚大火箭研制走過30年風雨,一代人從青春年少熬成了白發叢生。
57歲的王維彬說,YF-77是我國首次研制的大推力液氫液氧發動機,瞄準的目標推力是當時在役氫氧發動機的9倍,技術跨度大。這么多年我們克服了很多困難,有技術上的、人才上的、經費上的、條件上的……事非親歷不知難,這是很多局外人不能理解的。
2018年11月地面試車失敗后,YF-77發動機研制團隊開始了第二次歸零,開展了一系列理論計算、試驗驗證等工作,同時發動機產品的生產、交付、試驗與優化工作并行,一切有條不紊。
大家認為,這次故障定位應該是找對了,就在氧渦輪泵的局部結構上。
北京11所渦輪泵設計部主任金志磊解釋,發動機啟動后,一秒內渦輪泵就可以達到工作轉速,高溫高轉速下,“從裂縫到斷開就是眨眼間的事”,很快,渦輪泵局部結構斷掉,發動機熄火。
有了這個認識,第二次歸零按計劃進行。一個周末,王維彬一反常態地對著吳平說:“咱倆去散個步吧,換換腦子。”那是漫長歸零開始以來,王維彬向妻子發出的第一個邀約。兩人繞著小區外的街道走了一圈。
第二次歸零于2019年4月告一段落。用設計師的話說,渦輪泵這次經歷了“大改”,實際就是對其局部結構進行了修改。大家都充滿信心,勢在必得,長征五號遙三火箭的發射也被安排在2019年夏天。
改進后的發動機進行了一輪試車,共3次,前兩次一切正常,又到了距離成功只有一步之遙的時刻。最后一次試車,氧渦輪泵還是出現裂紋,這讓王維彬、金志磊等人陷入崩潰。
4月4日,清明節前一天,晚上10點半,王維彬接到一個電話,報告說氧渦輪泵有故障征兆。有年輕設計師捕捉到了這個“異常”。這好比換了一個更高倍率的放大鏡,讓原來看不到的隱患顯形了。
研制團隊的第一反應是不敢相信,眼前的希望化為巨大的失望,信心所剩無幾?!半y道是我們的設計方案先天不足?”挫敗讓設計師們開始懷疑一切,開始否定自我。
5.拉長發動機ID上的數字
一個產品的研發方案,往往會有好幾個,在經過反復論證后,優中選優,然后開始生產。連續的失敗,讓大家開始反思——對“何為最優”的認識,會不會發生改變呢?生產條件,力學、熱學環境制約,等等,這些都一直在變,當時認為最好的方案,現在是不是會帶來一些新的問題呢?是繼續沿用之前的方案,還是換個方案?
問號在大家的大腦里堆積,壓迫著他們。金志磊也開始對最初的設計方案——一個他曾引以為傲的方案——生疑,“也許我們并沒有考慮周全”。
通常情況下,火箭發動機需要一個碩大的渦輪泵來向燃燒室內壓入燃料,其重量通常要占到火箭發動機的一半以上。在滿足火箭總體方案的條件下,設計師給渦輪泵進行了最優設計——盡量把渦輪泵設計得又輕又小。
問題恰恰出在了這里。“為了追求性能,設計得太優,可靠性反而降低了?!苯鹬纠谡f。
同樣的YF-77發動機,同樣的渦輪泵,為什么長征五號火箭首飛前,發動機試車時長累計3萬秒,卻沒出現問題?黃克松等設計師的理解是:“這是一個很小概率的事件,但偏偏在遙二身上暴露?!痹谑Ю蟮那皟纱螝w零中,設計師延長了試車時間,加嚴了環境工況,問題再次暴露。
今年4月第二次歸零鎩羽而歸時,長征五號箭在弦上,依舊不能發射。研制人員把發動機召回,仔細檢測。金志磊表示,認知邊界擴展后,設計師決定用分體結構替換原來的整體結構,提高可靠性。
一型火箭發動機,從它出生起,便不斷累積試車時間。這個型號一共生產了多少臺發動機,每臺發動機經過了多少時長的試車,全部累計形成一串數字,成為證明發動機性能的ID。就像軍人的肩章,一眼望過去,即知軍銜大小。
YF-77氫氧發動機在進行試車
我國新一代運載火箭發動機中,液氧煤油發動機地面試車時間累積超過7萬秒。國際上,美國SSME發動機首飛前試車超過了10萬秒。截至目前,YF-77發動機30余臺,地面試車時間累計5萬秒。
在火箭發動機領域,試車時長并非唯一的硬性考核標準。北京11所設計師給出了一個可靠性模型。這個模型將試車時長、試車次數、技術狀態、試車故障等多種因素考慮進去,綜合計算出一個考核分值。YF-77發動機的考核分值達到97.5即可首飛。
與此同時,專家還認為,未來在推進YF-77發動機的“可靠性增長工程”時,地面長程試車絲毫不能打折扣。在徹底根除氧渦輪泵“病根”后,研制團隊也希望把YF-77發動機ID上的數字拉得更長一些。
今年7月,YF-77氫氧發動機進行第三次歸零后的試車,一共考核了7臺發動機。其中,3臺為地面研究性發動機,2臺用于長征五號遙三火箭發射,還有2臺用于明年長征五號B遙一火箭發射。所有發動機均順利通過考核。9月,長征五號遙二火箭通過歸零評審。隨后長征五號遙三火箭劈波斬浪1670海里,12月27日箭起海之南。
發動機噴管吐出的火焰跳躍上升,黑夜被燒開了一個洞,大火箭飛出地球,一群航天人走出了人生中的至暗時刻。
- 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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