發(fā)展航天 動(dòng)力先行

新一代發(fā)動(dòng)機(jī)合練組裝工程技術(shù)人員商討方案。

張志敏攝

一九七○年，在簡(jiǎn)陋環(huán)境里誕生了中國(guó)第一臺(tái)姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)。

李淑芳攝

如今，工作人員每天都會(huì)在專業(yè)廠房?jī)?nèi)進(jìn)行一百二十噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)總裝。

張 平攝

1966年2月的一天，一輛西行列車從北京開出，窗外寒風(fēng)凜冽，車內(nèi)卻是另一番景象，年輕的工程技術(shù)人員正在熱烈地談?wù)撝麄兇诵械哪康牡?mdash;—陜西鳳縣。這些來自五湖四海的年輕人即將在秦嶺大山深處一個(gè)小山溝揮灑青春的汗水，建設(shè)一處液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)基地。這個(gè)代號(hào)為067的基地就是后來中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司第六研究院(以下簡(jiǎn)稱“航天六院”)的前身。

50多年過去了，航天六院自主研制的100多種不同型號(hào)、不同性能、不同用途的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)及空間推進(jìn)系統(tǒng)，為“神舟”飛天、“嫦娥”奔月和各類衛(wèi)星發(fā)射提供了動(dòng)力保證，因其高可靠性、高成功率的特點(diǎn)，被譽(yù)為中國(guó)的“金牌動(dòng)力”。

近日，本報(bào)記者來到位于陜西西安的航天六院總部、11所、7103廠、165所抱龍峪試車臺(tái)等地，了解液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制背后的故事。

“那時(shí)只想早日完成研制任務(wù)，沒有一個(gè)人叫苦”

走進(jìn)展廳，一幅幅黑白照片將時(shí)間帶回到上世紀(jì)60年代秦嶺的大山之中，中國(guó)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制的艱辛之路——這幅波瀾壯闊的歷史畫卷在記者面前依次展開。

當(dāng)年，火車停在秦嶺南麓一處不起眼的小站時(shí)，067基地的建設(shè)者們傻了眼。道路不平、電燈不明、電話不靈，基礎(chǔ)設(shè)施什么也沒有。上世紀(jì)60年代中期，秦嶺山溝中貧困落后的生活狀況可想而知。當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)第一次見到解放汽車時(shí)，嚇得直往玉米地里鉆。當(dāng)隨車人員告訴他們這只是一種運(yùn)輸工具時(shí)，老鄉(xiāng)們才打消了顧慮。聽說這是運(yùn)輸用的大家伙，習(xí)慣喂牛喂馬的老鄉(xiāng)竟抱著柴草過來，要“喂汽車”。

毛竹、油氈、鐵絲等簡(jiǎn)易材料搭建的茅草房里正在進(jìn)行著中國(guó)最尖端的科研工作。當(dāng)時(shí)的科技工作者寫過這樣一首詩(shī)“竹竿架起座座房，竹簾一掛就當(dāng)墻，墻上開洞當(dāng)窗戶，泥巴抹墻兩面光，莫道房間太陰暗，同志個(gè)個(gè)心里亮。”正是這種積極樂觀和無私無畏的奉獻(xiàn)精神的寫照，他們憑此締造了遠(yuǎn)程火箭發(fā)動(dòng)機(jī)從無到有的神話。

1965年，根據(jù)中央加強(qiáng)三線建設(shè)的指示精神，國(guó)家主管火箭等航天器研制的第七機(jī)械工業(yè)部把建設(shè)大推力液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制基地作為一項(xiàng)緊迫而重要的任務(wù)。經(jīng)過實(shí)地踏勘、反復(fù)討論，將一條狹長(zhǎng)的“夾皮溝”作為067基地的建設(shè)地址。這條延綿17公里的小山溝——紅光溝，成了航天人的“廣闊天地”，誕生了中國(guó)大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的“基本型”——遠(yuǎn)程火箭一二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，被航天人稱為“山溝里飛出的金鳳凰”。

1970年，遠(yuǎn)程火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制生產(chǎn)任務(wù)轉(zhuǎn)入067基地，在方案論證時(shí)面臨選擇什么樣的推進(jìn)劑、研制多大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)、采用什么樣的系統(tǒng)方案三大抉擇，專家們相繼克服燃燒不穩(wěn)定、系統(tǒng)液體壓力脈動(dòng)與推力室聲振相耦合產(chǎn)生的中頻振動(dòng)危害、渦輪泵研制三大技術(shù)難關(guān)。

其中姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的研制令記者印象深刻。很難想象，先進(jìn)的遠(yuǎn)程火箭姿控發(fā)動(dòng)機(jī)竟然是在一個(gè)由廁所改造的簡(jiǎn)易試驗(yàn)室里搞出來的!

原067基地發(fā)動(dòng)機(jī)主任設(shè)計(jì)師傅永貴回憶，當(dāng)時(shí)067基地相關(guān)試驗(yàn)場(chǎng)所非常缺乏，試驗(yàn)室外河溝邊上有一個(gè)很少有人用的廁所，他和同事研究了改裝方案后獲得上司同意。隨后，大家把蓄糞池里的大糞掏凈，用河溝水沖洗干凈后，做污水池。用水泥堵上各蹲坑，女廁所做試驗(yàn)間，男廁所做試驗(yàn)控制、操作間，兼做裝配間，在男、女廁所中間隔墻上打個(gè)洞，安上有機(jī)玻璃做防爆觀察窗。在廁所旁邊搭個(gè)臨時(shí)棚做介質(zhì)間，請(qǐng)水電工安裝了電線、電燈，還裝了取暖器，終于改造出了一間“廁所試驗(yàn)室”。

看似又破又小的“廁所試驗(yàn)室”，完成了姿控發(fā)動(dòng)機(jī)除整機(jī)和高空模擬試驗(yàn)外的幾乎所有肼催化分解推力室的各種單機(jī)攻關(guān)試驗(yàn)，以及后來進(jìn)行的一些其他單組元研究性試驗(yàn)。“這大大加快了肼催化分解推力室的研制進(jìn)度，為單組元肼分解推力室的研制爭(zhēng)得寶貴時(shí)間。也為當(dāng)時(shí)進(jìn)行正規(guī)姿控試驗(yàn)室的建設(shè)，爭(zhēng)取了更充足的人力和時(shí)間。”傅永貴表示。

由于要攻克的關(guān)鍵項(xiàng)目多，要驗(yàn)證的方案也多，試驗(yàn)頻率特別高，經(jīng)常是一連幾周白天、晚上不停地試。傅永貴回憶，那時(shí)防護(hù)條件極差，也沒什么保健措施，整天在肼及分解氣體環(huán)境中熏，頭暈?zāi)X脹、眼睛紅腫、惡心、吃不下飯、晚上睡不著覺是常有的事，回家全身都有很大的肼味。“但那時(shí)只想早日完成研制任務(wù)，沒有一個(gè)人叫苦。”

“廁所試驗(yàn)室”建成后，傅永貴所在團(tuán)隊(duì)先后突破了催化劑關(guān)、頭部隔熱關(guān)等一系列技術(shù)難關(guān)，最終成功研制出中國(guó)第一臺(tái)姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)也被幽默地稱為“廁所發(fā)動(dòng)機(jī)”，成為火箭精確入軌、飛船完美對(duì)接的關(guān)鍵。而這背后，是“廁所試驗(yàn)室”里用過的200多臺(tái)次試驗(yàn)件和多達(dá)數(shù)十萬次的起動(dòng)測(cè)試……

終于，1980年5月18日，在廣袤無垠的戈壁灘上，隨著指揮員一聲“點(diǎn)火”指令，中國(guó)第一枚遠(yuǎn)程運(yùn)載火箭發(fā)射升空，火箭回收艙準(zhǔn)確降落到太平洋預(yù)定海域，全國(guó)上下一片歡騰。

“中國(guó)航天未來要想在世界占有一席之地，就要盡快研制新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)”

1985年夏末的北京酷暑難耐，熱風(fēng)在樹葉間打轉(zhuǎn)，發(fā)出“沙沙”的聲響。在國(guó)務(wù)院第一招待所，中國(guó)宇航學(xué)會(huì)代表大會(huì)上，中國(guó)航天界的耆宿新秀濟(jì)濟(jì)一堂，正在共商中國(guó)航天發(fā)展大計(jì)。

當(dāng)時(shí)中國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)雖然已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但與蘇聯(lián)、美國(guó)等航天大國(guó)相比還有不小的差距。推力小，循環(huán)方式落后，性能低，推進(jìn)劑偏二甲肼有毒有污染，是第一代液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)存在的主要問題。

輪到時(shí)任067基地主任張貴田發(fā)言，針對(duì)這一問題，他的一席話激起千層浪：“中國(guó)航天未來要想在世界占有一席之地，就要盡快研制新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，而且要高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、向國(guó)際一流水平看齊。”這一觀點(diǎn)立即引起與會(huì)專家的熱議。隨著國(guó)家“863”委員會(huì)提出相關(guān)構(gòu)想，航天動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展迎來轉(zhuǎn)機(jī)。

從1985年提出研制中國(guó)航天新動(dòng)力的設(shè)想開始，到確定攻關(guān)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，再到2000年液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)正式得到國(guó)家立項(xiàng)批復(fù)，067基地走過了整整15年，克服了材料稀缺、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度大等一系列挑戰(zhàn)，終于在2001年4月15日，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)第一臺(tái)整機(jī)在航天六院7103廠總裝廠房誕生。

與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)具備4大優(yōu)勢(shì)。首先，從推進(jìn)劑原料方面來說，液氧、煤油來源廣泛、價(jià)格低廉。其平均價(jià)格比現(xiàn)役火箭的推進(jìn)劑低一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，更加綠色環(huán)保，能有效減少火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)、檢測(cè)、發(fā)射給周邊環(huán)境帶來的影響。在秦嶺終南山中的165所新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)，每次試車都有慕名前來的航天愛好者和游客觀看，試車產(chǎn)生的煙霧中主要是水蒸氣和氧氣，對(duì)人體沒有危害。液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成功并實(shí)現(xiàn)太空飛行，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)火箭動(dòng)力從常規(guī)有毒至綠色環(huán)保的巨大跨越。其次，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)采用了世界上最先進(jìn)的高壓補(bǔ)燃循環(huán)系統(tǒng)，性能高;120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，采用自身起動(dòng)，起動(dòng)系統(tǒng)的可靠性更高。三是推力可調(diào)節(jié)。四是地面熱試車可重復(fù)使用。與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)只能一次性使用相比，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)在地面可重復(fù)試車，從而節(jié)約研試成本，縮短研制周期。而且，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)交付前，均要進(jìn)行工藝檢定試車，大大提高了火箭飛行的可靠性及性能。

2012年5月，120噸液氧煤油高壓補(bǔ)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過國(guó)家驗(yàn)收，7月29日，120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)在極限環(huán)境下試車成功，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第二個(gè)完全掌握液氧煤油高壓補(bǔ)燃循環(huán)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)的國(guó)家。2015年9月，中國(guó)新一代運(yùn)載火箭首飛箭——長(zhǎng)征六號(hào)運(yùn)載火箭首飛成功。液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)相繼助推長(zhǎng)征七號(hào)、長(zhǎng)征五號(hào)等新一代運(yùn)載火箭成功首飛。

“中國(guó)正在研制的最大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)支撐載人登月及深空探測(cè)具有重要意義”

從萬戶飛天到嫦娥奔月，千百年來，浩瀚無際的宇宙始終是中國(guó)人向往的神秘所在，無數(shù)文人騷客留下了吟詠太空的華章。然而，真正實(shí)現(xiàn)在宇宙中遨游的夙愿，實(shí)現(xiàn)登月夢(mèng)想、進(jìn)行深空探測(cè)必須研制出更大推力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

“發(fā)展航天、動(dòng)力先行。”火箭是目前實(shí)現(xiàn)宇宙飛行的唯一動(dòng)力裝置，而火箭的心臟就是發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的推力大小決定了其有效載荷的多少，通俗地講，就是能帶多重的東西上天。目前中國(guó)航天技術(shù)在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位，據(jù)介紹，中國(guó)有30%的航天技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際一流水平，但與俄羅斯、美國(guó)等航天強(qiáng)國(guó)相比還有很大差距。目前，中國(guó)已啟動(dòng)實(shí)施重型運(yùn)載火箭與火星探測(cè)等一批新的重大科技項(xiàng)目和重大工程，大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制迫在眉睫。

載人航天、深空探測(cè)已經(jīng)成為各航天大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的前沿，隨著中國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)，大幅度提高液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的有效載荷成為影響登月工程、深空探索的關(guān)鍵因素之一。今年3月，由航天六院研制的500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器-渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)取得成功，標(biāo)志著中國(guó)500噸級(jí)重型運(yùn)載火箭發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及方案深化論證達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

“推舉重型運(yùn)載火箭的三型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)最大推力提高到500噸級(jí)，是中國(guó)現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力的4倍以上。中國(guó)正在研制的最大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)支撐載人登月及深空探測(cè)具有重要意義。”航天六院院長(zhǎng)劉志讓說：“目前已經(jīng)完成的燃?xì)獍l(fā)生器渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，這也是極為重要的一環(huán)，未來還有優(yōu)化設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、試驗(yàn)驗(yàn)證、可靠性提升等一系列工作，距離工程化應(yīng)用還需要較長(zhǎng)的路要走，唯有高質(zhì)量保證成功、高效率完成任務(wù)、高效益推動(dòng)航天強(qiáng)國(guó)和國(guó)防建設(shè)，方能彰顯航天六院作為中國(guó)航天液體動(dòng)力國(guó)家隊(duì)的使命和責(zé)任。”

5月的終南山云霧繚繞，天空飄著蒙蒙細(xì)雨，站在秦嶺終南山165所抱龍峪試車臺(tái)，想象著一個(gè)多月前聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)的場(chǎng)景，記者很感慨。正在忙碌著籌備下一次試驗(yàn)的技術(shù)人員站起身來，指著試車臺(tái)對(duì)面的一座小山包介紹說：“未來，我們計(jì)劃在這里建設(shè)一個(gè)更加現(xiàn)代化的試車臺(tái)，滿足大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)試驗(yàn)需要。”

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