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第8章 《冰火奇緣》:歷史——“中國必須要有氫氧發(fā)動機”

我國液體火箭發(fā)動機事業(yè)在短短幾十年的時間里取得了舉世矚目的輝煌成就,得益于一代又一代科技工作者的創(chuàng)新與奮斗。他們依靠鍥而不舍的態(tài)度在傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域不斷改進、迭代,他們憑借科學(xué)求實的底氣在創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域積極探索、嘗試。

氫氧發(fā)動機的成功研制,就是一部推動我國液體火箭發(fā)動機技術(shù)實現(xiàn)大幅度跨越的生動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)歷史。

一、潔凈高能新動力

氫氧動力從這里起步

1965年3月底的一天,位于北京南苑的國防部五院第三設(shè)計部(中國航天科技集團六院十一所、北京十一所的前身)辦公樓寧靜肅穆,這里是我國最早從事液體火箭發(fā)動機設(shè)計的科研單位。

初春和煦的陽光和著清新的空氣,穿過楊樹葉的縫隙,輕輕灑進第三設(shè)計部任新民主任的辦公室。身材消瘦卻又精神矍鑠的任新民,此刻正充滿希望地看著面前那四張年輕的面孔,一種神圣的使命感在他的胸膛激蕩著。

任新民用濃重的安徽口音鄭重宣布:“今天起,氫氧發(fā)動機研究小組就正式成立了!”繼而,任新民又向這些年輕人具體地介紹了當(dāng)前火箭發(fā)動機的研制情況和對未來高能火箭發(fā)動機的設(shè)想,向他們交代了開展氫氧發(fā)動機研制的前期工作。

劉景生、聞毛楠、王晉樺、鄒約翰,四個剛剛跨入航天事業(yè)不久的年輕人,細細地聆聽著,靜靜地思考著。探索,對于他們已然成為愉快的追求,但對于幾乎沒有任何經(jīng)驗可以借鑒的全新發(fā)動機,他們似乎還沒有足夠的心理準(zhǔn)備,既充滿向往,又忐忑不安,一時竟不知該如何表達。

坐在一旁的科技處處長曾覺先為小組的年輕人打氣:“別擔(dān)心,有任主任帶領(lǐng),有大家的支持,我們一定能干成!”

任新民笑著推了推眼鏡。這位放棄海外優(yōu)厚待遇、毅然投身祖國航天事業(yè)的科學(xué)家,為中國航天創(chuàng)新發(fā)展的每一步而感到欣慰,盡管這艱辛的事業(yè)才剛剛起步,但他堅信,未來一定美好。

氫氧發(fā)動機,這個誕生于1958年的液體火箭發(fā)動機家族的新寵兒,天生地具備了低溫、高能、環(huán)保的獨特優(yōu)勢。它采用液氧和液氫作推進劑,具有化學(xué)推進劑火箭發(fā)動機中最高的性能,比沖較常規(guī)發(fā)動機多40%~50%,也就意味著燃燒相同質(zhì)量的推進劑,它所推動的有效載荷比常規(guī)發(fā)動機要多出近一半,這對于大幅度提升火箭的運載能力是至關(guān)重要的。而且它燃燒后的產(chǎn)物為水蒸氣,清潔無污染,特別適宜重復(fù)使用;易于點火,燃燒穩(wěn)定且效率高,適用于各種動力循環(huán)方案。鑒于這些優(yōu)點,氫氧發(fā)動機成為是運載火箭技術(shù)先進程度的重要標(biāo)志之一,在航天技術(shù)中占有極為重要的地位。自美國研制出世界首臺氫氧發(fā)動機后,蘇聯(lián)、日本等國也相繼啟動研制工作,幾乎所有工業(yè)發(fā)達國家都希望早日突破氫氧發(fā)動機技術(shù),使自己的航天技術(shù)處于領(lǐng)先地位。

研究氫氧發(fā)動機,是我國老一代科學(xué)家戰(zhàn)略眼光的充分體現(xiàn),更是黨和國家高瞻遠矚、科學(xué)謀劃的重要舉措。

早在1961年,根據(jù)錢學(xué)森同志的建議,國防科委成立了140專業(yè)組,研究發(fā)展液氫在火箭上的應(yīng)用問題,中科院開展了可行性研究論證工作;1963年10月5日,在最早從事低溫技術(shù)研究和工程應(yīng)用的一〇一所籌建液氫低溫技術(shù)研究室,開展液氫低溫技術(shù)的試驗研究、液氫制備和氫氧的點火試驗。這些工作為氫氧發(fā)動機研制工作的起步奠定了良好基礎(chǔ)。而任新民等針對以氫氧發(fā)動機裝備運載火箭,使我國盡早具備發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星的能力,從而改變通信等重要技術(shù)領(lǐng)域落后局面的執(zhí)著想法與建議,讓氫氧發(fā)動機的研究進入新的發(fā)展階段。

1965年9月,國防科委在上海召開專業(yè)組會議,確定了有關(guān)液氫的生產(chǎn)、運輸、貯箱等一系列重要工作,進一步推動了氫氧發(fā)動機研究工作。氫氧發(fā)動機預(yù)研工作如火如荼地開展起來。

南苑大院那個春天的黎明,成為我國氫氧發(fā)動機事業(yè)起步的重要見證。

丹心一片闖新域

氫氧發(fā)動機具有“冰火奇緣”的特殊屬性——液氫與液氧溫度分別為零下253℃與零下183℃,發(fā)動機在工作之前,需利用液氫和液氧對發(fā)動機低溫部件進行預(yù)冷,保證推進劑在發(fā)動機內(nèi)部的穩(wěn)定輸送。而點火的那一刻,發(fā)動機瞬間達到極高溫度,對于材料的耐高溫性能又是一種考驗。而且液氫的密度很小,又易燃易爆。氫氧發(fā)動機的這些特性,給剛剛成立的氫氧發(fā)動機研究小組帶來極大的技術(shù)挑戰(zhàn),沒有人可以請教,沒有經(jīng)驗可以借鑒,一切只能從零起步,摸著石頭過河。而在沒有型號任務(wù)牽引的情況下,做好預(yù)先研究工作更需要勇氣和堅持。

氫氧發(fā)動機研究小組組長劉景生,副組長聞毛楠,組員包括王晉樺、鄒約翰。隨著工作緊鑼密鼓地開展,小組很快就擴充到十三人。任新民主任每周都來聽一次工作進展匯報,和大家討論重點問題,并指出下一步工作方向,為氫氧發(fā)動機的預(yù)研傾注了大量的心血。

研究小組這些充滿干勁的年輕人在極其簡陋的工作條件下,如饑似渴地收集著有關(guān)液氫特性和氫氧發(fā)動機組件方面的資料,盡心竭力地開展調(diào)查研究,他們邊查邊學(xué),邊交流研討,學(xué)術(shù)氣氛非常濃厚。一摞摞工整的學(xué)習(xí)筆記,一份份專業(yè)的技術(shù)報告,見證了這群年輕人的刻苦與執(zhí)著,見證了中國人在航天技術(shù)上的孜孜以求,見證了中國在通往航天大國道路上的堅定腳印,見證了航天液體動力的這段崢嶸歲月。

1965年6月起,北京十一所和中科院力學(xué)所協(xié)作,在力學(xué)所懷柔試驗臺進行氫氧的燃燒試驗。當(dāng)時的條件非常簡陋,試驗設(shè)備的改動都需要設(shè)計員自己動手。每次去懷柔做試驗,設(shè)計員都要一大早趕長途車,中午到懷柔縣城后再徒步三十多里山路,直到傍晚才能趕到目的地。不過,有時會有“好運”——搭上路過的運煤車,設(shè)計員們坐在烏黑的煤渣上,身體隨著顛簸的車身來回擺動,腦子里卻冥思苦想著試驗中可能發(fā)生的種種情況,想到解決方案時笑容便在布滿灰塵的臉上綻放開來,露出一口潔白的牙齒。從煤車上下來,他們撣撣身上的煤灰,再到臺上水庫邊洗把臉,便又急急地趕路了。

為了保證試驗開展,有的人干脆就長期住在懷柔。在那段艱苦的歲月里,誰都沒有絲毫怨言,大家一心盼著成功早日到來,以一片赤誠在氫氧發(fā)動機這片新領(lǐng)域奮勇開拓。

遭遇坎坷仍向前

在“文化大革命”的寒潮侵蝕下,航天科研生產(chǎn)指揮系統(tǒng)幾近癱瘓,各項研制工作受到?jīng)_擊,剛剛起步的氫氧發(fā)動機研究作為沒有型號任務(wù)支撐的項目,受到的影響則更大。

北京十一所氫氧發(fā)動機研究小組組長被隔離審查,大部分組員被下放軍墾農(nóng)場改造;一〇一所剛剛起步的氫氧發(fā)動機試車臺方案論證和調(diào)研工作無法繼續(xù),所領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)骨干被關(guān)進牛棚……但在如此混亂的形勢下,氫氧發(fā)動機的研制者們?nèi)匀焕斡洺跣模^續(xù)奮斗。

北京十一所黃洪大、黃國璋、徐有毅三名同志,在劉傳儒所長的領(lǐng)導(dǎo)下,根據(jù)當(dāng)時研制氫氧發(fā)動機必須解決的十大關(guān)鍵問題,與一部、七〇三所、一〇一所、十五所、中科院力學(xué)所、鋼鐵研究總院等單位保持密切接觸,確保發(fā)動機預(yù)研工作不斷線。他們暗暗下定決定:不能就這么下馬,一定要把氫氧發(fā)動機的研制搞下去,等下放的人回來也有個交代。

借鑒中科院力學(xué)所500公斤推力氫氧燃燒室試驗經(jīng)驗,北京十一所留守的同志和一部黃祖蔚、十五所陳克元等同志一起協(xié)商確定了800公斤推力的擠壓式推力室試驗件方案。他們向一〇一所提出了試車臺建設(shè)任務(wù)書,并配合建臺工作開展,同時完成了試驗件設(shè)計出圖;和二一一廠新工藝室的老師傅討論確定了雙銑刀銑槽式加工的新方案,輪流搖動組內(nèi)那臺唯一的手搖計算機,進行傳熱流阻計算,不久圖紙就下了廠……

氫氧發(fā)動機研制隊伍就是憑借著這股頑強的毅力在坎坷中前行。面對人員緊張、物資匱乏,他們憑借以新圖強的執(zhí)著信念,冒著風(fēng)險千方百計地開展工作,全力以赴迎接曙光的來臨。

氫氧發(fā)動機在我國航天液體動力家族的誕生和起步,凝聚了黨中央的高瞻遠矚和國防科委等上級部門的英明決策,彰顯了老一代航天科技工作者不守成規(guī)、不甘落后、尊重規(guī)律、勇于探索的進取精神,為我國科技事業(yè)的不斷創(chuàng)新發(fā)展發(fā)揮了良好的示范帶動作用,也為我們面臨今天的全球科技挑戰(zhàn),敢為人先、永立潮頭帶來了強大動力。

二、逆流而上育新機

1970年,我國第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功后,中央軍委決定將衛(wèi)星通信系統(tǒng)的項目轉(zhuǎn)為工程研制階段。鑒于前期良好的技術(shù)積累,總體部向北京十一所發(fā)來氫氧發(fā)動機(YF-70)研制任務(wù)書,標(biāo)志著我國首臺預(yù)研型氫氧發(fā)動機的研制工作正式啟動。前期的技術(shù)積累轉(zhuǎn)化為實實在在的產(chǎn)品,對于氫氧發(fā)動機研制隊伍是技術(shù)轉(zhuǎn)化能力和創(chuàng)新突破意識的雙重考驗。

動蕩中孕育的“三結(jié)合”

為開展YF-70發(fā)動機研制工作,北京十一所氫氧發(fā)動機研究小組的部分同志于1970年從軍墾農(nóng)場應(yīng)招回所,加上進一步擴編、分組,成立了氫氧發(fā)動機設(shè)計室,研制隊伍初步形成。在當(dāng)時的政治氛圍下,要按照正常的計劃調(diào)度流程開展工作是很難的。氫氧發(fā)動機設(shè)計室負責(zé)人、莫斯科包曼高等工業(yè)學(xué)校副博士畢業(yè)的朱森元敏銳地注意到軍管會提出的“知識分子要和工農(nóng)兵相結(jié)合”的要求,萌生了直接下到試制工廠,與工藝師和工人一起邊設(shè)計、邊試驗、邊生產(chǎn)的“三結(jié)合”方式。

想法有了,但對于內(nèi)向、羞澀的朱森元來說,直接給不熟悉的工人師傅分派工作,心里還真有些忐忑。

“我們有些試驗件,只需要生產(chǎn)少量幾件,你能不能插空安排一下?”朱森元渴求地注視著車間領(lǐng)導(dǎo),心里揣測著各種可能。沒想到得到的回答竟是如此爽快:“沒問題,只要你們設(shè)計員跟著圖紙走,我們工藝人員配合,編制好生產(chǎn)工序,一點問題都沒有。”

在那個年代,做出這樣的承諾需要何等的勇氣,朱森元心里暖暖的。在報請軍管會同意后,“三結(jié)合”的研制模式正式啟動。

每天一上班,朱森元和他的同事們便身穿藏藍色粗布工作服,穿梭在隆隆作響的機床中間。他們的目光在機床的叢林中搜索,他們熟悉每一張機床承擔(dān)的任務(wù),任務(wù)急的他們不敢去,其他的機床,只要剛剛停下來,沒等師傅們?nèi)∠铝慵麄兙蜁讲⒆鲀刹降嘏苓^去,“郭師傅,快幫忙把這個軸車一下!”“王師傅,這個平臺就差最后一道拋光了,拜托拜托!”……熱情的工人師傅和工藝員們更是毫不怠慢,他們不介意未經(jīng)曬藍的圖紙,不抱怨額外增加的工作,如果自己無法完成,他們還會帶設(shè)計員去找別人幫忙。那段時間,車間變成了第二個設(shè)計室,設(shè)計員與工人師傅成了好兄弟。憑著這股濃濃的干勁,試制工作進展十分順利。

“三結(jié)合”有力推動了預(yù)研工作的開展:800公斤推力的氫氧燃燒室試驗件圖紙早已下廠,但一直沒有進展,而“三結(jié)合”隊伍下廠后,不到一個月就生產(chǎn)出來了;針對試驗故障集智攻關(guān),及時解決了燃燒室頭部面板的溫度變形問題;自己動手,只用了5個月就完成了超低溫高速齒輪試驗臺建設(shè),破解了渦輪泵傳動齒輪制造材料和潤滑方案的難題……

但好景不長,寒潮再次襲來,氫氧“三結(jié)合”被指責(zé)為搞唯生產(chǎn)力論,忽視了對知識分子的改造。于是設(shè)計員們不得不去參加各種講用會、批判會,接受再教育。更槽糕的是,通信衛(wèi)星任務(wù)一度被擱置,氫氧發(fā)動機的研制工作幾乎無人過問。再次面對困難,研制隊伍依然沒有放棄,他們到各大圖書館、高等院校以及中科院各有關(guān)研究所等進行調(diào)查研究、咨詢和協(xié)作,邊干邊學(xué),攻克了從零組件到系統(tǒng)設(shè)計的一道又一道難關(guān),艱辛而富有成效地推動著預(yù)研工作的開展。

如今,回想起當(dāng)年的“三結(jié)合”,已屆耄耋之年的中國科學(xué)院院士朱森元仍感慨萬千,“當(dāng)年那股勇氣和執(zhí)著,源于我們對于航天事業(yè)的熱愛,源于我們對于黨和國家的責(zé)任,這是我們一輩子從事航天事業(yè)所堅守的初心”。

白手起家完成試驗臺建設(shè)

1970年,隨著氫氧發(fā)動機設(shè)計生產(chǎn)任務(wù)的展開,一〇一站試驗臺建設(shè)也成為當(dāng)務(wù)之急。鑒于二號臺已開展過眾多的常規(guī)發(fā)動機試驗,具有一定的基礎(chǔ)和許多有利條件,所里決定對其進行改造后用于氫氧發(fā)動機試驗,這樣做可以大大縮短周期、節(jié)約投資。但由于對低溫技術(shù)的掌握才剛剛起步,擺在面前的難題比比皆是。

首先,由于液氫液氧都是低溫推進劑,液氫貯箱、管路、閥門附件的設(shè)計、加工、材料和工藝等都涉及許多低溫技術(shù)和真空技術(shù)的復(fù)雜問題。其次,測量技術(shù)方面,特別是低溫測量,如超低溫溫度測量、流量測量和密度測量所涉及的測量儀器、測量方法和測量精度等都是當(dāng)時世界上先進技術(shù)中的重要課題。再次,氫氧發(fā)動機的試驗方法和安全技術(shù)也有許多特殊要求,如液氫的貯存、運輸、加注排放,氣氫的集中管理、安全防火,廠房設(shè)備通風(fēng),以及液氫氣氫系統(tǒng)的凈化吹除、管路絕熱、密封等一系列關(guān)鍵技術(shù)。凡此種種,都等著技術(shù)人員去攻克。

“這是黨交給我們最光榮的任務(wù)。”站長王子仁的囑咐給了二號臺指揮員張正堅定的信心。在試驗工作專題會上,張正鄭重地對大家說:“面對再多的技術(shù)問題,我們也要干下去,絕不辜負黨和人民的信任!”他握緊的拳頭有力地一揮,預(yù)示著千鈞重擔(dān)也能被航天人堅強的臂膀扛起。

第二天,二號臺全體職工早早地在試車臺的小廣場集合,開始了他們“改天換地”的重要工作。為滿足氫氧發(fā)動機試驗的需要,全體職工大膽創(chuàng)新,攻克了一系列技術(shù)難題——

研制出低溫截止閥、低溫球閥、低溫管路補償器、低溫真空管路等,解決了管路、閥門附件的設(shè)計、加工、材料和工藝等涉及低溫技術(shù)的問題;自行設(shè)計制造的轉(zhuǎn)子式流量計、超聲波流量計、用于低溫液體的高精度分節(jié)式電容液面計及具有補償能力的低溫動態(tài)液面測量儀解決了低溫流量測量的問題;

研制成功液氫液氧密度傳感器等低溫檢測器件,解決了低溫密度測量的問題;

研制出熱敏電阻溫度傳感器自動化測量體系,測量精度達到±0.22K,滿足了氫氧發(fā)動機測量精度的要求……

繩可鋸木斷,水可滴石穿。沒有辦公室,職工們就在露天廠房探討問題;沒有食堂,他們就啃一口自帶的干糧;沒有廁所,他們就不喝水,一天不去廁所。經(jīng)過幾百個日夜的辛勤付出,終于在1971年上半年完成二號臺上推進劑輸送系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、供配氣系統(tǒng)等的安裝和調(diào)試,并于9月23日成功進行4噸級氫氧發(fā)動機推力室首次點火試驗,打響了氫氧發(fā)動機試車第一炮。1974年3月15日,我國第一臺氫泵在二號臺半系統(tǒng)試車成功,為我國打開了通向氫氧發(fā)動機新領(lǐng)域的大門。

因陋就簡制成首臺液氫貯箱

大型液氫貯箱是氫氧發(fā)動機地面試車臺的心臟,既要滿足多年重復(fù)使用要求,又要具備長時間貯存液氫的能力。液氫的沸點低達零下253℃,且密度小、導(dǎo)熱系數(shù)小、表面張力小、黏滯系數(shù)小、易燃易爆、絕熱要求高,給貯箱研制帶來一系列復(fù)雜技術(shù)問題。為了不耽誤試車臺的建設(shè),不讓通信衛(wèi)星工程誤點,在黨中央“自力更生,奮發(fā)圖強”方針的指導(dǎo)下,面對巨大壓力和技術(shù)難題,一〇一站決定自己設(shè)計和生產(chǎn),并圍繞30立方米液氫貯箱成立了領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)員、工人相結(jié)合的“三結(jié)合”小組,技術(shù)人員何德清負責(zé)容器設(shè)計,工藝員王秀峰帶領(lǐng)工藝和加工人員密切配合。

30立方米容器,長7米多,直徑3米,分內(nèi)、外容器。為了滿足夾層真空絕熱要求的▽7以上,夾層的焊縫質(zhì)量要求非常高,必須保證絕對密封不漏氣。可當(dāng)時的車間條件主要是為試車臺加工維修件和管道附件,連生產(chǎn)一般的小容器的條件都不具備,但在“自力更生,奮發(fā)圖強”方針的指導(dǎo)下,為了讓我們國家自己的通信衛(wèi)星上天,全體職工出主意,想辦法,學(xué)技術(shù),嚴(yán)要求,制作了很多容器生產(chǎn)所需的簡易工裝和土設(shè)備。

1970年8月的一個下午,天氣悶熱,烏云壓頂,王秀峰一邊撓頭,一邊唏噓,大汗淋漓。

“嘿,又在想什么問題呢?”何德清笑嘻嘻地走進屋里,徑直坐到他面前。

“同志,你嚇我一跳,說說,這夾層表面拋光怎么辦?車間的人都手動打磨兩個月了,這樣磨下去,衛(wèi)星都飛了。”

“甭急,看看我?guī)砹耸裁础?

王秀峰趕緊跑出去,一排自動往復(fù)地面板材拋光車、筒體拋光車、封頭轉(zhuǎn)動拋光車、伸縮拋光頭等映入眼簾。

“我找了幾個人利用布輪蘸砂方法制作了這幾個設(shè)備。”

“你真是雪中送炭,趕緊送到車間,看看好不好用。”

自制設(shè)備的使用,使夾層表面拋光達到了當(dāng)時標(biāo)準(zhǔn)▽7以上,夾層表面拋光的問題解決了,技術(shù)人員擦去額頭上的汗珠又去攻克其他的問題。

車間里,工人師傅正在內(nèi)容器的外壁上纏繞90層厚度為0.006毫米的鍍鋁聚脂薄膜,而且,每兩層之間都墊了一層玻璃絲布。

8月的太陽又毒又辣,工人們后背上的汗不停地往下滴,玻璃絲導(dǎo)致的奇癢讓人難以忍受,好多人身上起了紅點兒。晚上幾個工人相約著去洗個澡,當(dāng)他們離開時,澡堂老板一臉疑惑,“你們快看,水咋還發(fā)光了呢?”

他們相視一笑,原來纏容器時玻璃絲沾滿全身,肉眼無法看見,漂在水面時形成了波光粼粼的景象。

當(dāng)時車間條件差,容器研制沒有潔凈廠房,技術(shù)人員就在普通廠房創(chuàng)造條件;沒有技術(shù)條件,他們就用充滿智慧的土方法來解決問題。不知又經(jīng)過了多少個不眠之夜,科研人員又闖過了一道道技術(shù)難關(guān)——

為了保證纏繞質(zhì)量,自制了一臺自動打孔轉(zhuǎn)動纏繞機;

為了保證纏繞層和進行纏繞時的環(huán)境干凈、干燥,用石棉板制作了一個密封的纏繞烘烤和抽空室,用了數(shù)百個紅外大燈泡進行烘烤加溫;

為了加工筒體的對接焊縫坡口,制作了轉(zhuǎn)動輔助設(shè)備,用支撐架把筒體撐圓找正,方便架在兩個水泥柱上轉(zhuǎn)動焊縫坡口;

所有焊縫都用氦質(zhì)譜儀進行檢漏數(shù)次,直到無任何懷疑;

抽真空時,晝夜倒班,斷續(xù)地烘烤、加溫,一直進行了數(shù)月之久……

艱難困苦,玉汝于成。

在基礎(chǔ)薄弱、條件簡陋、無參照樣本、無完整資料的情況下,老一代航天人因陋就簡,土法上馬,攻克一系列關(guān)鍵技術(shù)和工藝難關(guān),憑著自主創(chuàng)新的技術(shù)與能力,靠著不怕困難的豪情與斗志,終于獨立設(shè)計、獨立生產(chǎn)了我國第一臺真空多層絕熱容器,填補了我國低溫貯箱研制的空白,為我國低溫技術(shù)的進步做出了卓越貢獻,同時容器的加工質(zhì)量和技術(shù)性能也達到了當(dāng)時的國際先進水平。

圓滿完成首次全系統(tǒng)試車

在上級的堅強領(lǐng)導(dǎo)和大力支持下,氫氧發(fā)動機設(shè)計、生產(chǎn)、試驗隊伍努力克服“文革”影響,積極推動研制工作的開展,從方案論證到圖紙設(shè)計,從樣件生產(chǎn)到性能試驗,他們艱難地走過了研制過程的每一步,攻克了難以想象的每一關(guān)。

1975年1月25日,天剛破曉,一〇一所二號臺指揮員張正和其他參試人員一樣精神抖擻地來到新改建的氫氧發(fā)動機試車臺,迎接我國首臺預(yù)研型氫氧發(fā)動機全系統(tǒng)試車這一關(guān)鍵時刻的到來。

整裝集合后,全體參試人員精心實施,認真操作,各項工作按照試驗步驟有序展開。隨著最后一個系統(tǒng)人員的撤離,點火進入倒計時。

“全體參試人員請注意,準(zhǔn)備試車!”指揮員口令一下達,全體進入試車狀態(tài),突然,測量崗一名人員按下指示燈按鈕,“報告指揮員,流量計處溫度異常”。

“怎么回事,馬上要試車了……”大家心里七上八下,一時間千萬個問號懸在頭頂。

征得指揮員同意后,相關(guān)崗位人員立即趕到現(xiàn)場,進行問題排查,此刻對于液氫易燃易爆的恐懼早已忘在腦后。

經(jīng)過多處檢查,試驗人員發(fā)現(xiàn)液氫管路結(jié)霜,由于液氫管路絕熱差,出現(xiàn)液空現(xiàn)象,流量計和泵前溫度偏高,達不到試車條件。為了不耽誤試車,崗位人員迅速用發(fā)泡重新包裹管路,又在發(fā)泡外敷上一層防水材料,防止水蒸氣再次進入管路。

大寒剛過,天氣異常寒冷,而直接操作零下253℃的液氫管路,崗位人員的手都凍僵了。

當(dāng)試車警報再次響起,“5,4,3,2,1,起動!”伴隨指揮員清晰有力的口令聲,試車程序起動,發(fā)動機發(fā)出震耳欲聾的怒吼,噴涌出一道炙熱的橘黃色的火焰,場面甚是壯觀。

“20秒按時序正常關(guān)機!”

“成功了,成功了!”

試驗人員控制不住內(nèi)心的喜悅,紛紛歡呼、鼓掌、擁抱。這次成功驗證了我國氫氧發(fā)動機設(shè)計原理的正確性,標(biāo)志著我國在高性能低溫發(fā)動機的設(shè)計、制造領(lǐng)域取得重大突破。

從1975年1月至8月,YF-70發(fā)動機成功進行了4次整機試驗,良好地滿足了各項設(shè)計指標(biāo)要求,標(biāo)志著我國已初步掌握氫氧發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù),跨入了國際宇航推進技術(shù)的先進領(lǐng)域。首臺預(yù)研型氫氧發(fā)動機的研制成功,為我國首臺工程應(yīng)用型YF-73氫氧發(fā)動機的研制乃至長征三號火箭的立項奠定了堅實基礎(chǔ)。

三、挫折鑄就金剛體

為滿足“331”工程通信衛(wèi)星發(fā)射需要,我國于20世紀(jì)70年代初開展了首臺工程應(yīng)用型氫氧發(fā)動機YF-73以及常規(guī)推進劑發(fā)動機YF-40的研制工作,并且都取得了良好進展。以任新民為代表的科技工作者,從提升我國航天運載能力的長遠角度出發(fā),力主氫氧發(fā)動機研制,加上發(fā)射載荷的要求,YF-73最終被確定為發(fā)射通信衛(wèi)星的第一方案。然而正如任新民對北京十一所氫氧發(fā)動機研制隊伍所說的,“第一方案確定了,但第一的位置保住保不住,還取決于我們的工作”。為了滿足正式裝配火箭的要求,研制隊伍開展了艱苦攻關(guān),這一過程既是技術(shù)上的創(chuàng)新,又是思想上的拓展,其間積累的經(jīng)驗必將成為后續(xù)研制工作的寶貴財富。

“逆向思維”破解渦輪泵次同步共振問題

在1980年9月到11月進行的3次YF-73發(fā)動機試車中,接連發(fā)生了氫氧渦輪泵軸承碎裂、渦輪葉片嚴(yán)重磨損的現(xiàn)象,給氫氧發(fā)動機研制隊伍帶來巨大壓力。

在北京十一所所長劉傳儒的帶領(lǐng)下,主任設(shè)計師王之任,副主任設(shè)計師朱森元、江希藩和研制隊伍進行了深入分析和研討。渦輪泵設(shè)計室主任李釗等認為,故障原因是渦輪轉(zhuǎn)子工作狀態(tài)不穩(wěn)定,即出現(xiàn)了次同步共振問題。這一問題在美國高壓燃料渦輪泵研制中也曾遇到,當(dāng)時美國集中了各方面的大批專家,花了很長時間才得以解決,而我國在這方面的研究幾乎是一片空白。

為了盡快找到次同步共振的振動信號和誘發(fā)原因,一院成立了由北京十一所、七〇二所等單位專家參加的攻關(guān)小組,同時北京十一所錢宗德、閻殿甲、丁增杰、陳欣如、曹天云、蔡其春、金仙琴等同志到北航、清華、西安交大、中科院等單位向教授專家求教,到北京圖書館、國家科委圖書館查找資料,結(jié)合YF-73發(fā)動機試車出現(xiàn)的實際情況進行了大量的理論分析和改進方案的論證工作。應(yīng)主任設(shè)計師王之任邀請,七〇二所副所長曹美生以及張俊華、李憲珊、應(yīng)桂爐等同志在部件振動研究方面給予了大力支持。

當(dāng)新生的困難阻擋住研制進程時,北京十一所的設(shè)計員們自覺運用了逆向思維的工作方法。渦輪泵設(shè)計室設(shè)計組長閻殿甲結(jié)合多年的工作實踐,對這種方法進行了總結(jié)和提煉——“世間的一切事物(包括技術(shù)故障問題)都是對立的統(tǒng)一,都是一分為二的。對于尚不了解或是從未遇到過的問題,由于情況要復(fù)雜得多,用正向思維的因果分析法可能一時解決不了,主動地用逆向思維方法去思考就有可能得到解決。”

主任設(shè)計師王之任和設(shè)計員丁增杰不約而同地運用逆向思維法提出了“死點軸承前移”的建議。丁增杰又從機理角度進一步深入分析,他認為,每次都是渦輪端軸承壞得最嚴(yán)重,其原因是該軸承既承受軸向力,又承受徑向力,而且該軸承的冷卻條件又不好,應(yīng)用“死點軸承前移”方案也許能起到給渦輪端軸承減負的效果。

1981年初,采用這一方案的3次試車都獲得了成功。

正當(dāng)研制隊伍認為找到打開勝利大門的金鑰匙時,困難又一次降臨。

在1982年3月至7月的3次試車中再次出現(xiàn)了次同步共振現(xiàn)象。面對揮之不去的困擾,閻殿甲、丁增杰等再次運用了逆向思維這一法寶。“從故障部位看,YF-73發(fā)動機渦輪泵與國外出現(xiàn)的渦輪泵次同步共振問題是相同的,都發(fā)生在渦輪端,而且故障發(fā)生后的破壞性也都很嚴(yán)重,但在液氫泵渦輪軸系支承方式上是不同的——我們采用的是剛性支承,而美國采用的則是彈性支承。美國人靠增加軸系支承剛性的辦法解決次同步共振問題,而我們的渦輪泵軸系已是剛性支承,無法再增加剛性,必須嘗試相反的方法——降低渦輪支點的剛性。”

他們的想法得到型號領(lǐng)導(dǎo)的認可。1982年9月1日,采用“死點前移+彈性支座”方案的渦輪泵第一次空轉(zhuǎn)試驗在北京十一所試驗室進行。當(dāng)渦輪泵的葉輪在高壓氣的吹動下旋轉(zhuǎn)起來時,人們驚異了,因為不僅噪聲小了很多,而且儀表所顯示的振動、位移數(shù)據(jù)也顯著下降。“停——”試驗指揮發(fā)出緊急停車命令,“是不是測量儀表出了問題?”七〇二所應(yīng)桂爐同志連忙俯下身對傳感器和校準(zhǔn)信號進行仔細檢查,看了又看,在確認一切正常后,向指揮員做了個“順利”的手勢。接下來的第二次、第三次試驗,均十分理想。

“難道困擾我們兩年之久的次同步共振問題,就這樣被解決了?!”人們既興奮又緊張。數(shù)日之后進行的2次50秒加50秒的二次起動試車,以及3次800秒加600秒的長程、二次起動、大推力、搖擺驗收性試車的圓滿成功,堅定了他們的信心,也回報了研制隊伍兩年來的艱辛付出。

手繪結(jié)冰圖揭開燃氣發(fā)生器燒穿謎底

在我國很多液體火箭發(fā)動機技術(shù)文獻中,都引用了一張燃氣發(fā)生器噴注器的圖,圖上那一圈圈密布的噴嘴和冷卻孔中間,摻雜著大大小小、形狀各異的小突起,有的已經(jīng)將噴嘴覆蓋。這幅圖不是用常規(guī)的作圖方法繪制的,與林林總總的技術(shù)資料有些不相匹配,但熟悉我國氫氧發(fā)動機創(chuàng)業(yè)史的人都知道這張圖的價值,以及它背后藏著的感人故事。

在1981年10月下旬的YF-73發(fā)動機長程試車中,第一次起動800秒已通過,第二次起動后僅58秒,因燃氣發(fā)生器燒穿導(dǎo)致試車失敗。

這是過去從來沒有發(fā)生過的。為查找故障,研制隊伍準(zhǔn)備進行第二次燃氣發(fā)生器研究性熱試車。

1982年2月5日一大早,北京十一所設(shè)計室主任朱森元,設(shè)計員黃國璋、張必俊頂著瑟瑟北風(fēng),爬過積雪的山坡來到一〇一所五號臺Ⅰ工位。首次研究性熱試車成功后,黃國璋從操作員手中接過剛分解下來的燃氣發(fā)生器,背對太陽,雙手不停地調(diào)整角度觀察,他一下子驚呆了——燃氣發(fā)生器噴注器面板上的噴嘴之間的金屬面上布滿一個個“冰峰”,高高低低,參差不齊,噴嘴被深深地埋在“冰峪”之中。

“老張、老朱,你們在哪兒?快過來看!”張必俊疾步跳下導(dǎo)流槽,從梯子爬上來,驚叫著:“好家伙,這不是‘冰山’嗎?”

朱森元看了也連聲說:“新發(fā)現(xiàn)!新發(fā)現(xiàn)!”“在高溫燃氣流動的情況下,能結(jié)成如此厚的冰層?”設(shè)計員們對這個超出他們認知的新發(fā)現(xiàn)倍感疑惑并且興奮起來,真想把它照下來。可當(dāng)時只有院攝影科可以到試車現(xiàn)場拍照,在事先沒有申請的情況下,想留下照片是不可能的事了。

“沒關(guān)系,我們現(xiàn)場畫圖!”三位執(zhí)著的設(shè)計員做出了決定。于是,朱森元作文字記錄,黃國璋和張必俊負責(zé)畫圖。他們找來兩塊磚頭,在太陽直射不到卻足夠明亮的地上將燃氣發(fā)生器架起一個合適的角度,讓陽光從30毫米直徑的出口管射進去,以便能看見噴注器面板,并且保持發(fā)生器軸向位置與試車安裝位置一致。黃國璋先畫,因為觀看的位置太低,他索性趴在地上。朱森元心疼他的將士們,忙脫下大衣鋪在地上:“墊上點,免得肚子著涼。”嫌戴手套畫不順手,黃國璋干脆把它們?nèi)拥揭贿叄延涗洷句佋诘厣线吙催叜嫛榱擞脺?zhǔn)確的位置和比例將分布在每個噴嘴和冷卻孔周圍以及溢出噴嘴翻邊臺階的冰層畫出來,黃國璋需要看了畫、畫了看,反復(fù)核對。20分鐘過去了,圖才完成一半,黃國璋的雙手已經(jīng)凍得紫紅紫紅的,關(guān)節(jié)不聽指揮地保持著僵直狀態(tài)。

“老黃,你的手都凍僵了,我接著畫吧!”張必俊同樣扔掉手套,搶過紙筆,繼續(xù)趴在地上畫了約一刻鐘。望著他們認真工作的樣子,朱森元的眼圈紅了,他既感動又欣慰地完成了最后的對照,一張燃氣發(fā)生器噴注面結(jié)冰圖,就在這寒冷的早春上午完成了。

后來,黃國璋他們還是聯(lián)系了院攝影科的老戴,希望將結(jié)冰的情況用照片記錄下來,可惜由于后續(xù)試車時氣溫逐步轉(zhuǎn)暖,結(jié)冰的現(xiàn)象再也沒有出現(xiàn)。因此,這張手繪的燃氣發(fā)生器噴注面結(jié)冰圖就成了解決試車故障的重要依據(jù),設(shè)計隊伍通過對這張圖的分析認為,由于“冰峪”的形成,當(dāng)?shù)谝淮侮P(guān)機后,“冰山”表面可能溶化少量水流入氣噴嘴的縫隙中,最后又結(jié)成冰而堵塞或局部堵塞氫噴嘴,使得氫氧雙組元的低混合比噴嘴在第二次起動后變成高混合比噴嘴,從而使收斂段局部發(fā)生燒蝕,嚴(yán)重時甚至燒穿。原因找到了,改進措施也得到了驗證。

直到后來,這張圖還被許多技術(shù)資料引用。人們從圖中看到的不僅是許多寶貴的技術(shù)信息,還有氫氧發(fā)動機隊伍不懼艱難、執(zhí)著追求的拼搏精神。

燒了頭發(fā),那就從“頭”再來

1978年1月28日,一〇一所五號臺Ⅰ工位正在進行一批YF-73發(fā)動機的活門、文氏管低溫性能試驗。當(dāng)天,整個試驗現(xiàn)場被液氫蒸氣籠罩,試驗人員從早上8點到下午1點多都顧不上喝水和吃飯。眼看最后一個文氏管試驗就要結(jié)束,突然,一聲巨響,強烈的爆炸聲把周圍的試驗人員驚呆了,五號臺Ⅰ工位試驗現(xiàn)場發(fā)生了氫氣氣相爆炸,巨大的沖擊波震壞了試車間的配氣臺、大門、通信設(shè)備,百米以外的房屋玻璃全被震碎,30多扇門窗所剩無幾,連屋瓦都被掀飛,兩名在試車間爆炸中心工作的同志剎那間被氣浪拋入空中又立即重重摔到了地面上,十多名觀看試驗的同志也被氣浪沖出十幾米遠。現(xiàn)場的30多人的眉毛、臉部、頭發(fā)被燒焦,試車間工作的兩名同志的耳膜被擊穿,一人腦震蕩,主任賀德欽、組長葉法林、張春月等七名同志被嚴(yán)重灼傷,張蔭來、李玉才等人立即進行搶救,并迅速把受傷人員送到七三一醫(yī)院。

面對突如其來的爆炸,在場的30多名同志沒有被困難和危險嚇到,他們臨危不懼,力排險情,保護國家財產(chǎn)。賀德欽同志頭發(fā)被燒焦、臉部被燒傷仍堅持指揮,在送往醫(yī)院的途中,他一再向黨委表示:“搶修設(shè)備,盡快試車。”

“老賀呀,咱這頭發(fā)省得剃了呀。”七三一醫(yī)院的病房里,站長付玉清不忘以風(fēng)趣的方式給賀德欽解壓。

“頭發(fā)既然沒了,那就從‘頭’再來,決不讓‘331’在五號臺誤點。”賀德欽擲地有聲地答道。

“好,定要一周內(nèi)恢復(fù)試驗。”受傷住院的同志,身在病房,心在臺上,不顧傷痛地和趕來醫(yī)院看望的同事一起討論起新的試驗方案。

五號臺全臺同志急“331”工程之所急,在繼續(xù)試驗遇到困難時,他們提出“困難危險何所懼,泰山壓頂不彎腰”“搶修設(shè)備,一周恢復(fù)試驗”的響亮戰(zhàn)斗口號。

經(jīng)過細致檢查,認真修復(fù),2月4日,爆炸后第七天,在全站的大力配合下,五號臺Ⅰ工位又恢復(fù)試驗了,當(dāng)天除了兩名因耳膜擊穿、大腦失去平衡能力的同志外,其他五名傷員頭包紗布都來到試驗現(xiàn)場,參加了試車臺修復(fù)后的首次試車。白色的紗布是鮮血的教訓(xùn),慘痛的記憶,但是他們痛定思痛,重整旗鼓,提出多項防靜電措施,例如對液氫進行高空排放、增加出口氦吹除、改進遠控試驗系統(tǒng)等,避免了類似事故再次發(fā)生,才讓氫氧發(fā)動機試驗又如火如荼地開展起來。

適應(yīng)低溫環(huán)境撲滅“神秘的火”

1980年7月,YF-73發(fā)動機試車時突然起火,不得不緊急關(guān)機,返廠檢查時卻查不出漏液起火的部位,各種密封都完好無損。這是什么原因呢?設(shè)計單位和試驗單位認識不一,故障原因一時難以查清。技術(shù)人員與工人師傅一起,有的圍著產(chǎn)品觀察破壞情況,尋找漏液起火的原因及部位;有的邊做發(fā)動機氣密檢查,邊放試車錄像,試圖從中找到起火的時間和起火的部位……結(jié)果還是什么線索也找不出來。氫氧發(fā)動機這“冰火交融”的工作特點,使得很多技術(shù)奧秘還隱藏在成功的背后,等待有心人去發(fā)現(xiàn)。

疑云籠罩之際,北京十一所徐玉謂等設(shè)計人員提出,在低溫條件下,接頭處零件所用材料搭配不當(dāng),收縮系數(shù)不同,可能是導(dǎo)致密封失效的主要原因。研制隊伍根據(jù)這一判斷采取了針對性措施,效果明顯。但在1981年6月24日二號臺改建后的第一次試車中,漏液起火問題又發(fā)生了。由于常溫裝配、常溫檢查、低溫試車的特殊情況,很難用常規(guī)方法找到漏液的具體位置,一定要針對低溫環(huán)境采取措施。

憑著多年的實踐經(jīng)驗,北京十一所所長劉傳儒等領(lǐng)導(dǎo)和氫氧發(fā)動機研制隊伍意識到,凡是遇到故障,必須抓住不放,認真解決,提出改進措施。

于是,研制隊伍結(jié)合發(fā)動機的低溫環(huán)境特點采取了針對試驗管路、發(fā)動機連接密封結(jié)構(gòu)以及密封檢驗手段等方面的十項改進措施,并產(chǎn)生了實效,之后的上百次試車和十幾次飛行試驗中,故障再沒有出現(xiàn)。

我國首臺應(yīng)用型YF-73氫氧發(fā)動機,就是在這樣一個又一個的挫折中歷練成功的,這一過程也是中國航天液體動力事業(yè)的生動寫照。在挫折中,研制隊伍領(lǐng)悟了更深的技術(shù)真諦,積累了更多的實踐經(jīng)驗,匯聚了戰(zhàn)勝困難的強大動力。

四、飛向太空更高層

赤道上空36000公里的地球靜止軌道,是通信衛(wèi)星的最佳運行軌道,也是氫氧發(fā)動機研制隊伍向往的高度。經(jīng)過前期的研制和試驗,這支隊伍終于迎來了參加火箭動力系統(tǒng)試車和首飛的時刻,這是機遇,更是考驗,是中國航天在實現(xiàn)重大跨越之前必須經(jīng)歷的一次大考。伴隨著大考的成功,多少夢想即將化為現(xiàn)實,多少付出即將得到回報。然而,在攀登動力高峰的隊伍中,只有最執(zhí)著的人才能見到絢麗的霞光。

發(fā)射前的終極考驗

一〇一所四號臺,是當(dāng)時我國唯一的液體火箭全箭試車臺。為了適應(yīng)氫氧發(fā)動機動力系統(tǒng)試車需要,從1978年開始對該臺進行改建,全所職工爭分奪秒、奮斗不息,為長征三號火箭三子級動力系統(tǒng)和全系統(tǒng)試車打下了堅實的基礎(chǔ)。

1981年12月31日,在四號臺開展的三子級動力系統(tǒng)試車首戰(zhàn)告捷,這次試車是一〇一所從事“331”工程研制試驗以來最大的一次地面點火試驗,是三子級YF-73發(fā)動機和火箭低溫推進劑貯箱以及整個推進劑供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)合在一起進行的大型試驗。從1981年秋正式接受試車任務(wù),至1982年12月底,在這一年多的時間里,共進行了四次動力系統(tǒng)試車和一次點火起動試車,為解決發(fā)動機起動時的“縮火”問題、燃氣發(fā)生器的安全吹除問題,以及驗證箭上輸送系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)和動力、姿控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合等問題發(fā)揮了重要作用,為轉(zhuǎn)入全系統(tǒng)地面試車做好了充分的技術(shù)準(zhǔn)備。

1983年5月25日,長征三號火箭三子級全系統(tǒng)地面總體試車即將進行。此次試車非同尋常,是火箭在接近飛行狀態(tài)下按照遙測火箭和飛行工作程序,箭上衛(wèi)星和地面設(shè)備各系統(tǒng)共同參加的一次大型的綜合的檢驗性試驗,又是繼四次動力系統(tǒng)試車之后,對研制隊伍數(shù)年來的勞動成果進行的最全面、最重要的地面最后檢驗,是決定長征三號能否進入空間飛行的決戰(zhàn)。它的成敗將直接影響1984年的國家重點任務(wù),牽動著億萬人民的心。

參試人員整裝集合后,幾乎是屏住呼吸,在等待著那神圣時刻的到來。

試車指揮員張正下達試車準(zhǔn)備命令后,各崗位有條不紊地進行各項準(zhǔn)備工作:設(shè)備檢查、分系統(tǒng)測試、推進劑系統(tǒng)終期置換、箭上氣瓶充氣、貯箱預(yù)冷加注等。17點08分,“射前補加結(jié)束→進入推進劑貯箱增壓→火箭一級點火→起飛”……隨著指揮員急促有力的口令聲,程序進入三級第一次點火起動——滑行階段,在近800秒的時間里,一切工作正常。于是一顆顆懸著的心放下來,一張張繃緊的臉舒展了,大家臉上間顯露出成功前的會心微笑。

1000秒左右,開始第二次起動,就在1045秒時,“1號,緊急關(guān)機!立刻執(zhí)行!”這一突如其來的破了音的口令,使一些在場的人員頗感震驚。觀看試車的人群中發(fā)出一片議論和躁動。

“試車如此正常,為什么要緊急關(guān)車?”原來,指揮員張正發(fā)現(xiàn)了火箭整流罩處有一絲細小的火焰泄出,豐富的實踐經(jīng)驗使他立刻意識到“起火了”。千鈞一發(fā)之際,他當(dāng)機立斷,下達了關(guān)機的口令。此時僅為1045.5秒,距整個試車結(jié)束時間還差100多秒。

當(dāng)觀看試車的人員看到越來越高的火焰時,才恍然大悟,隨之而來是一片贊嘆。通過有條不紊的指揮和消防人員、現(xiàn)場人員的積極努力,火箭上的火很快被撲滅了。事后,從試驗結(jié)果分析,雖然按預(yù)定試車程序尚差165.4秒,但已基本達到試車目的,啟動時沒有“縮火”現(xiàn)象,箭上和地面各大系統(tǒng)工作正常,記錄了所有可貴的數(shù)據(jù)。這次全系統(tǒng)試驗,為飛行試驗的成功奠定了可靠的基礎(chǔ)。據(jù)專家分析:“停車時間恰到好處。”這就是說,早停車達不到試車目的,而晚停車又會造成重大損失。

三子級全系統(tǒng)地面總體試車成功了,為了這唯一的一次火箭試驗,試驗隊伍付出了艱辛的努力,他們頂烈日,冒嚴(yán)寒,集攻關(guān),開創(chuàng)舉,從地面測試機的拉線鋪設(shè)到測控系統(tǒng)的調(diào)試驗收,從火箭的檢查驗收到上塔固定,從地面系統(tǒng)的自身檢查到箭地系統(tǒng)的聯(lián)合測試,從230份試驗技術(shù)文件消化到地面各分系統(tǒng)操作規(guī)程、安全規(guī)程編寫,從參試人員定員定崗到試車規(guī)程的學(xué)習(xí)和考核,從各分系統(tǒng)單元檢查到總體合練……歷時3個月,試驗隊伍完成了大小不等的36項工作,處理了71個技術(shù)問題,尤其是陳英華、浦錫榮同志自行設(shè)計的簡易試車地面測試機,為全系統(tǒng)地面試車打下堅實基礎(chǔ)。

在總結(jié)了首次全系統(tǒng)試車工作的基礎(chǔ)上,1983年下半年,成功進行了三子級全系統(tǒng)地面第二次試車。從1976年到1983年,經(jīng)過八年的攻關(guān),氫氧發(fā)動機從預(yù)研型進入實用型,此間,氫氧發(fā)動機先后進行了129次地面試車,累計工作時間達到33500秒。

歷盡天華成此景,人間萬事出艱辛。在重重困難面前百折不撓,在道道難關(guān)面前決不退縮,全體參試人員以驚人的毅力、非凡的勇氣,勇于攻堅,善于創(chuàng)新,歷時八年,終于圓滿完成長征三號首飛前的重大任務(wù)。他們不忘航天報國初心,牢記航天強國使命,櫛風(fēng)沐雨,鏗鏘前行。

不懼失敗飛入夢想的軌道

1984年1月29日,是我國“331”工程中的重要時間節(jié)點,我國首枚地球同步軌道衛(wèi)星即將由新研制的長征三號火箭發(fā)射升空,推動我國航天技術(shù)進入一個新的高度,人們對此充滿了無比的期待。然而,首次參戰(zhàn)的YF-73發(fā)動機卻沒有經(jīng)受住在太空中長時間工作的考驗,在第二次起動后僅3秒就出現(xiàn)燃燒室壓力下降問題,以致發(fā)動機失去了推力,沒能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。

測控大廳瞬間沉寂了,人們緊張地盯著大屏幕。

一位中年女同志更是表情凝重,半晌說不出話來。她是長征三號火箭副總設(shè)計師、YF-73發(fā)動機主任設(shè)計師王之任,對于這首臺參加飛行的氫氧發(fā)動機,她比自己的兒女還要熟悉,還要疼愛,但沒有想到,經(jīng)過她和同事們精心雕琢的這件產(chǎn)品在地面經(jīng)受住了方方面面的考驗,為什么在飛行中卻表現(xiàn)得如此反常?

晚飯,她沒有吃,深夜,她難以入睡。一串串飛行數(shù)據(jù)在她眼前跳動,一個個可能的故障現(xiàn)象和產(chǎn)生機理在她腦海中里突然展現(xiàn),又漸漸消逝。

八年來的種種艱辛和壓力,也在此時此刻一幕又一幕地重現(xiàn),擾動王之任的心。這位留蘇歸來的女專家、全國“三八紅旗手”、YF-73發(fā)動機乃至整個火箭研制隊伍的領(lǐng)軍人,此刻承受的壓力,可想而知。

經(jīng)過長時間的輾轉(zhuǎn)反側(cè),王之任終于起身,來到窗邊,決定舒展一下筋骨,調(diào)節(jié)一下自己紛亂的心緒。理智告訴她,困難面前,勇者勝!她想起任新民老總的一句話——“哪里有‘常勝將軍’呀!只要認真對待,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),再干,再實踐,一定會成功的。”

“對,堅持住,這只是成功前的最后一道坎兒!”王之任堅定地對自己說,她堅信自己和同事們八年來的艱苦付出,她更堅信無數(shù)次計算驗證和地面試驗的科學(xué)數(shù)據(jù)。

穿過大涼山層層峰巒的間隙,王之任看到天邊那一縷淺淺的朝霞,這是她在西昌見到的最美的景象。從這細微的朝霞中,她看到萬丈金光即將到來,如同經(jīng)歷坎坷后成功必將到來一樣。第二天一大早,她和試驗隊員便不約而同地出現(xiàn)在測控大廳,開始從浩如煙海的遙測數(shù)據(jù)中展開故障原因的搜尋工作。

為搶在雨季前完成第二次發(fā)射,春節(jié)期間,研制隊伍前方后方共同戰(zhàn)斗:靶場由王之任、朱森元、江希藩主持故障分析和設(shè)計更改工作,北京由劉傳儒、顧明初、王桁負責(zé)發(fā)動機的生產(chǎn)和試驗工作。申懷群、黃國璋等進行了參數(shù)計算、分析和整理,聞毛楠負責(zé)系統(tǒng)設(shè)計更改,馬金濤和陳炳芳負責(zé)結(jié)構(gòu)件的更改設(shè)計工作,鄭斯芬負責(zé)控制電纜設(shè)計更改,僅用三天時間就完成了所有系統(tǒng)的更改。經(jīng)過地面部件試驗和發(fā)動機熱試車證明,對故障的分析和設(shè)計更改是正確的,故障得以解決。二一一廠僅用十天就改裝好一臺提供裝箭的發(fā)動機。

功夫不負有心人。4月8日的第二次發(fā)射,衛(wèi)星精準(zhǔn)地被YF-73發(fā)動機送入預(yù)定大橢圓轉(zhuǎn)移軌道。消息傳來時,王之任再也抑制不住激動的淚水,和現(xiàn)場許多同志熱情相擁,泣不成聲。

多年的艱辛、執(zhí)著終于澆灌出成功的花朵,中國終于驕傲地擁有了發(fā)射地球同步通信衛(wèi)星的能力,驕傲地成為世界第三個應(yīng)用氫氧火箭發(fā)動機的國家,驕傲地令火箭運載能力和液體火箭發(fā)動機技術(shù)躋身世界先進水平!

成功的凱歌只是下一次出征的序曲。4月9日一早,王之任和她的戰(zhàn)友們便再次腳步匆匆地走向測控大廳,再次一絲不茍地開展起數(shù)據(jù)分析,在他們的心中,發(fā)射的成功僅僅是氫氧發(fā)動機事業(yè)的新起點,YF-73發(fā)動機為以后的新型氫氧發(fā)動機提供了技術(shù)基礎(chǔ),動力高峰的攀登還需要更多的努力。

此刻,西昌的群山之間又升起火紅的朝霞,映襯著研制隊員們矯健的身影,也映襯著氫氧發(fā)動機事業(yè)蓬勃發(fā)展的美好未來。

(本節(jié)撰稿、統(tǒng)稿:陳琦;一〇一所部分撰稿:李艷艷)

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