□ 楊 軍

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三十載風(fēng)雨路鑄就航天新動(dòng)力——中國(guó)航天科技集團(tuán)公司六院研制液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)紀(jì)實(shí)

□ 楊 軍

從1985年提出研制我國(guó)航天新動(dòng)力，到2015年迎來(lái)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)太空“首秀”。30年來(lái)，六院在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中，堅(jiān)持以自主創(chuàng)新為科研生產(chǎn)的龍頭，攻克核心技術(shù)，填補(bǔ)了多項(xiàng)技術(shù)空白，使我國(guó)成為世界上第二個(gè)掌握高壓補(bǔ)燃技術(shù)的國(guó)家，把長(zhǎng)征火箭近地軌道的運(yùn)載能力從現(xiàn)在的9.2噸提高到25噸，走出了一條有中國(guó)特色的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新研制之路，為我國(guó)成功進(jìn)入空間領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的動(dòng)力支撐。

志存高遠(yuǎn)謀先行

研制無(wú)毒、無(wú)污染、高性能液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，并在重大航天工程上使用，是世界各航天大國(guó)夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。要保持我國(guó)在航天動(dòng)力這一高科技領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)頭，提高我國(guó)運(yùn)載火箭的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，滿足我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的需求，就必須緊跟這一趨勢(shì)，研制新型大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

早在1985年，中國(guó)工程院院士、原067基地（航天六院前身）主任張貴田就在中國(guó)宇航學(xué)會(huì)代表大會(huì)上，針對(duì)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀，提出盡快研制新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、向國(guó)際一流水平看齊的設(shè)想，得到很多航天專家的熱議。

隨后，經(jīng)過(guò)反復(fù)的論證、分析，并在獲得上級(jí)主管部門支持后，六院與863專家組簽訂了研究液氧/烴推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)作為未來(lái)大型運(yùn)載火箭和天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)動(dòng)力裝置的概念研究和可行性論證的合同。從此，六院探索未來(lái)大運(yùn)載發(fā)動(dòng)機(jī)的研究工作步入了有組織、有計(jì)劃的正軌，同時(shí)也拉開(kāi)了我國(guó)航天液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)向世界前沿水平挺進(jìn)的序幕。

液氧煤油高壓補(bǔ)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，是一場(chǎng)向未知領(lǐng)域的全新挑戰(zhàn)。不僅采用的推進(jìn)劑、循環(huán)方式與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)絕然不同，而且在最高壓力、渦輪功率、推進(jìn)劑流量等設(shè)計(jì)參數(shù)上，也比現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)高出數(shù)倍，在推力噸位、性能及可靠性方面均有大幅度的提高，必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝、試驗(yàn)諸多方面采用一系列的先進(jìn)技術(shù)，這就大大增加了發(fā)動(dòng)機(jī)研制的難度。突破這些關(guān)鍵技術(shù)，不僅是對(duì)六院幾十年來(lái)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)已有認(rèn)識(shí)的實(shí)踐與創(chuàng)新，也是對(duì)未來(lái)知識(shí)的探索與駕馭。

事實(shí)上，當(dāng)年六院經(jīng)多方論證，將液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)作為未來(lái)發(fā)展方向時(shí)，國(guó)內(nèi)外業(yè)內(nèi)專家并不看好。因?yàn)樗麄兌贾?，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)可謂世界航天動(dòng)力領(lǐng)域的珠穆朗瑪峰。當(dāng)時(shí)，不僅國(guó)內(nèi)質(zhì)疑聲四起，就連國(guó)外的權(quán)威專家也認(rèn)為，即使中國(guó)能把發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)出來(lái)，也無(wú)法制造出來(lái)。

正是頂著這樣的壓力，在一片質(zhì)疑聲中，六院開(kāi)始了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)異常艱辛的攻關(guān)歷程，并在這條崎嶇曲折的創(chuàng)新路上，不斷書(shū)寫(xiě)自強(qiáng)與超越的精彩篇章。

集智攻關(guān)不畏難

面對(duì)前所未有的新技術(shù)、國(guó)內(nèi)鮮有的新材料、無(wú)從借鑒的新工藝，攻關(guān)伊始，研制團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)，實(shí)際攻關(guān)過(guò)程中的難度比想象中的要大得多。從最初開(kāi)展工作時(shí)薄弱的技術(shù)研究基礎(chǔ)，到自行摸索消化，再到遭遇研制瓶頸，甚至一度幾乎使研制攻關(guān)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行?！?/p>

談起那段艱難的攻關(guān)歲月，六院院長(zhǎng)譚永華感慨萬(wàn)分：“每一項(xiàng)課題的攻關(guān)，都像是在攀登聳入云天的懸崖峭壁；每一個(gè)問(wèn)題的解決，都像是在搶渡波濤洶涌的大江大河。但最刻骨銘心的，還是發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)中，由于啟動(dòng)問(wèn)題造成連續(xù)四次試車失利后的巨大壓力！”

2001年，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)先后進(jìn)行了四次整機(jī)試車，四次失敗，甚至一次還因?yàn)槠饎?dòng)不正常導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生了爆炸。此時(shí)，外界的質(zhì)疑聲再起：靠我們自己的力量，到底還能不能搞出來(lái)？能不能成功解決補(bǔ)燃問(wèn)題？能不能實(shí)現(xiàn)自身起動(dòng)？

連續(xù)的失敗，幾乎擊潰了科技人員的信心。那段時(shí)間，有人晚上睡不著覺(jué)，有人睡著了就夢(mèng)到試車失敗時(shí)的沖天火光和滾滾濃煙。為了找到問(wèn)題的癥結(jié)，六院組織多方專家和研制人員召開(kāi)分析會(huì)，發(fā)揮大家的聰明才智，群策群力提建議，并仿真模擬起動(dòng)失敗和爆炸的過(guò)程。

經(jīng)過(guò)近半年緊張艱苦的攻關(guān)，終于摸清了試車失敗的根源和兩次試車爆炸的不同機(jī)理。研制團(tuán)隊(duì)從設(shè)計(jì)人員提出的幾種新方案中，通過(guò)對(duì)各種方案和程序的組合進(jìn)行仿真優(yōu)化，選定了最理想的起動(dòng)方案和起動(dòng)程序。

在隨后的試車中，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，工作正常，按預(yù)定程序關(guān)機(jī)，起動(dòng)過(guò)程與仿真結(jié)果良好吻合，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)終于跨過(guò)了起動(dòng)的最大難關(guān)，使研制任務(wù)取得了一個(gè)里程碑式的突破。

在國(guó)內(nèi)鮮有的50余種新材料面前，六院與相關(guān)單位一起聯(lián)合攻關(guān)，共同制訂了40多項(xiàng)材料暫行技術(shù)條件或暫行技術(shù)協(xié)議。在全國(guó)各協(xié)作單位的配合下，一個(gè)個(gè)新材料的關(guān)鍵技術(shù)被突破，一個(gè)個(gè)新材料按時(shí)供應(yīng)。同時(shí)，對(duì)這些材料的研制和應(yīng)用研究，直接推動(dòng)了我國(guó)新材料的發(fā)展。

面對(duì)無(wú)從借鑒的新工藝，研制團(tuán)隊(duì)對(duì)130余項(xiàng)工藝預(yù)研和500余項(xiàng)工藝裝備進(jìn)行攻關(guān)。這些課題項(xiàng)目涉及各種領(lǐng)域，是六院有史以來(lái)攻關(guān)課題最多、參與人員最廣、難度最大、也是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的一次工藝技術(shù)攻關(guān)。這些新工藝都沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，每一項(xiàng)都是一個(gè)“攔路虎”，每一項(xiàng)都是在攀登一個(gè)技術(shù)的制高點(diǎn)。

團(tuán)隊(duì)苦心孤詣，闖過(guò)了一道道技術(shù)難關(guān)，攻克了一個(gè)個(gè)障礙，使發(fā)動(dòng)機(jī)連闖渦輪泵聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)、半系統(tǒng)試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)三大難關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)整機(jī)600秒長(zhǎng)程試驗(yàn)，并從模樣階段研制轉(zhuǎn)入初樣階段的研制。

傾情奉獻(xiàn)不言悔

“嘀嗒、嘀嗒”。時(shí)針已指向凌晨2點(diǎn)，年過(guò)七旬的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)老專家董錫鑒還在書(shū)桌前寫(xiě)著、算著。為獲取一個(gè)準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)，十幾年來(lái)，他常常徹夜難眠，每每躺在床上，參數(shù)、圖紙?jiān)谀X海中揮不去，趕不走，索性起床。“一個(gè)完善的設(shè)計(jì)，就是產(chǎn)品成功的一半”，這個(gè)理念多年來(lái)讓他在液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制的道路上始終無(wú)法松口氣。

時(shí)值液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)研制轉(zhuǎn)階段的關(guān)鍵時(shí)期，因連續(xù)高強(qiáng)度工作，新一代大推力運(yùn)載火箭副總設(shè)計(jì)師劉紅軍腰椎病復(fù)發(fā)，疼得冷汗直流，遂被醫(yī)生“勒令”不許下床。試驗(yàn)隊(duì)出發(fā)到300多公里外的秦嶺深山進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)重要節(jié)點(diǎn)試車，到達(dá)的第二天，誰(shuí)也沒(méi)有想到“劉總也火急火燎地趕來(lái)了”。然而與以往不同的，是這次“他是躺著來(lái)的”。因無(wú)法直立太久，劉紅軍躺著“進(jìn)山溝”，躺著“上試驗(yàn)臺(tái)”，他對(duì)工作的高度責(zé)任感和奉獻(xiàn)精神，感動(dòng)著身邊的每一個(gè)人。

當(dāng)接下液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)主閥殼體螺紋孔的加工任務(wù)這塊難啃的硬骨頭時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠裝配鉗工楊峰才感到壓力的巨大。新型號(hào)、新材料、新工藝，質(zhì)量要求之高超乎想象，而時(shí)間要求之緊，讓楊峰“如坐針氈”。

看到兒子連續(xù)加班加點(diǎn)，異常疲憊，母親一早就給楊峰打電話：“兒子，今天早點(diǎn)回家，媽給你做好吃的！”。然而，天有不測(cè)風(fēng)云。楊峰的父母親在購(gòu)物途中，遭遇嚴(yán)重車禍，父親受重傷，深愛(ài)他的母親永遠(yuǎn)地離開(kāi)了他。抱著母親的遺體，楊峰泣不成聲。處理完母親的后事，楊峰又投入到緊張的工作之中。為了排遣對(duì)母親的思念，他把全部身心用在工作上，平常每月加班80小時(shí)，母親去世后的兩個(gè)月里，他加班達(dá)200多小時(shí)，交付的產(chǎn)品件件質(zhì)量過(guò)硬。

1999年，年過(guò)花甲的老專家雷茂長(zhǎng)臨危受命，挑起了液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)總設(shè)計(jì)師的重?fù)?dān)。他不顧年老體弱，從場(chǎng)地選址到方案設(shè)計(jì)，一個(gè)個(gè)難啃的骨頭，他都是和年輕人一起，查閱大量的文獻(xiàn)資料、地質(zhì)資料，翻山越嶺，幾乎把終南山的溝溝坎坎都轉(zhuǎn)了個(gè)遍。選址確定后，他一頭扎進(jìn)了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，廢寢忘食，勇克難關(guān)。2005年1月5日，新試車臺(tái)點(diǎn)火試車圓滿成功，雷茂長(zhǎng)熱淚盈眶，一切如愿！千斤重?fù)?dān)落地了。

……

如今，中國(guó)新型三級(jí)液體運(yùn)載火箭長(zhǎng)征六號(hào)首飛成功，六院人期待著，液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)將推舉中國(guó)航天飛向太空更新的高度！