文/朝陽

張貴田：為火箭插上翅膀的人

文/朝陽

2 0 0 4年在加拿大參加國際宇航聯(lián)大會

攻書不畏難

張貴田，1931年12月20日出生于河北省藁城縣(今藁城市)一個(gè)寒微農(nóng)家。由于戰(zhàn)爭與家貧，張貴田童年沒受過正規(guī)教育。在參加共產(chǎn)黨地下組織的二哥引導(dǎo)下，1947年3月，他在河北深澤縣郵政局參加革命，任交通員、交通班長，并加入中國共產(chǎn)黨。1949年元月，他隨中國人民解放軍進(jìn)入天津，在市郵政局軍郵臺任收發(fā)員。他積極參加夜校學(xué)習(xí)，1950年9月，被選派到天津市工農(nóng)速成中學(xué)，1953年9月，考入北京外國語學(xué)院留蘇預(yù)備部。

1955年9月，張貴田等一批莘莘學(xué)子被送到蘇聯(lián)莫斯科航空學(xué)院液體火箭發(fā)動機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)。留蘇期間，他苦心鉆研，孜孜以求。1960年臨近畢業(yè)，他和同學(xué)回北京實(shí)習(xí)。當(dāng)時(shí)中蘇關(guān)系漸露裂痕，多數(shù)同學(xué)實(shí)習(xí)完不再返回蘇聯(lián)。為了盡快、盡可能多地掌握航天技術(shù)，黨組織從回國留學(xué)生中遴選出五人繼續(xù)返蘇學(xué)習(xí)。他重返莫斯科，學(xué)習(xí)更加刻苦，天天看資料、學(xué)理論，不分白天黑夜，常常廢寢忘食，甚至經(jīng)常失眠。他師從蘇聯(lián)著名液體火箭發(fā)動機(jī)專家，不僅學(xué)到系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且掌握了科學(xué)研究方法，為科研奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

攻關(guān)不怕堅(jiān)

1961年3月，他學(xué)成歸國，分配到國防部五院火箭發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)部，先后擔(dān)任設(shè)計(jì)員、工程組副組長、工程組組長、設(shè)計(jì)室主任、主任設(shè)計(jì)師等。

1961年，歸國的張貴田參加我國第一臺自行設(shè)計(jì)可貯存液體火箭發(fā)動機(jī)研制?；鸺l(fā)動機(jī)被稱為運(yùn)載火箭“心臟”，是火箭研制最關(guān)鍵、最困難部件之一。上世紀(jì)60年代初，我國液體火箭發(fā)動機(jī)研究尚處初創(chuàng)階段，物質(zhì)條件簡陋，技術(shù)基礎(chǔ)匱乏，國際上掌握相關(guān)技術(shù)國家嚴(yán)守機(jī)密，密不透風(fēng)。這種條件下，要突破作為航天尖端技術(shù)的技術(shù)關(guān)鍵，張貴田和同事面臨一系列嚴(yán)峻技術(shù)考驗(yàn)，其中包括重大難題——火箭發(fā)動機(jī)燃燒不穩(wěn)定問題。

1981年8月21日，067基地遭遇一場百年不遇洪水泥石流，水電全無，交通中斷。為保證食品供應(yīng)，0 6 7基地發(fā)動職工背糧。時(shí)任1 1所所長張貴田(中)也是“背糧隊(duì)”一員。

發(fā)動機(jī)工作過程是箭體內(nèi)兩種推進(jìn)劑由渦輪泵提壓噴入燃燒室燃燒，產(chǎn)生高速燃?xì)饬?，使火箭脫離地球引力飛向太空。如果燃燒室噴注器設(shè)計(jì)不合理、參數(shù)選擇不當(dāng)，進(jìn)入燃燒室兩種推進(jìn)劑霧化、混合狀況不好，飛行中燃燒室會產(chǎn)生不穩(wěn)定燃燒，燃燒室會嚴(yán)重?zé)g和產(chǎn)生劇烈振動，使整個(gè)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)遭到破壞。

近兩年時(shí)間，問題始終困擾張貴田和同事，食不甘味，寢不安席。

“一定要把‘鬼’捉住!”他暗下決心。先后實(shí)驗(yàn)上百次，判讀成千上萬試驗(yàn)數(shù)據(jù)，查找國內(nèi)外大量資料，任何疑點(diǎn)不放過。經(jīng)過反復(fù)計(jì)算分析，對試驗(yàn)程序多次改動，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一再改進(jìn)，潛心推演，終于抓住不穩(wěn)定燃燒活動規(guī)律，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)燃燒室固有頻率正好與燃?xì)鈮毫φ袷幣己蠈?dǎo)致不穩(wěn)定燃燒，這正是困擾當(dāng)時(shí)世界許多國家航天專家的高頻不穩(wěn)定燃燒問題。

找到問題癥結(jié)，經(jīng)過縝密研究，張貴田提出設(shè)計(jì)主導(dǎo)思想：對燃燒室分區(qū)，改變聲頻振蕩固有頻率；改變推進(jìn)劑流量及混合比，合理分布燃燒釋放能量。采用“液相分區(qū)法”措施抑制不穩(wěn)定燃燒，獲得成功?！耙合喾謪^(qū)法”和固體隔板相結(jié)合方案被用于多種發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)。經(jīng)上百臺發(fā)動機(jī)地面和飛行試驗(yàn)，不穩(wěn)定燃燒的“鬼”再沒露面。他進(jìn)而提出“液相分區(qū)機(jī)理對任何液體火箭發(fā)動機(jī)有效，僅由于推進(jìn)劑及具體結(jié)構(gòu)不同、具體措施不同”觀點(diǎn)，得到國內(nèi)廣泛認(rèn)同并獲應(yīng)用。

體火箭發(fā)機(jī)專家、中國工程院院士張貴田

張貴田攻克不穩(wěn)定燃燒技術(shù)難題，為我國火箭發(fā)動機(jī)研制開辟道路。這一研究成果獲得1978年全國科學(xué)大會獎(jiǎng)。

1965年，國家下達(dá)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星任務(wù)。需要研制運(yùn)載火箭第二級液體發(fā)動機(jī)，張貴田擔(dān)任運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)主任設(shè)計(jì)師，這是我國研制的第一臺高空發(fā)動機(jī)。

研制中，他首次在國內(nèi)采用膨脹比為50∶1高空大噴管，將渦輪廢氣引入燃燒室，碟形啟動活門等先進(jìn)技術(shù)，使發(fā)動機(jī)布局緊湊、結(jié)構(gòu)合理、重量輕、高性能、高可靠。發(fā)動機(jī)高空點(diǎn)火、提高比沖、試車及參數(shù)測量等難關(guān)突破，1970年1月，新研制的運(yùn)載火箭用發(fā)動機(jī)飛行試驗(yàn)，從外測、遙測數(shù)據(jù)分析二級發(fā)動機(jī)高空點(diǎn)火、啟動、關(guān)機(jī)等都正常。他仍不放心：實(shí)際飛行中，發(fā)動機(jī)高空工作到底怎樣？

解答該問題，必須到火箭殘骸落區(qū)尋找試驗(yàn)發(fā)動機(jī)殘骸，以便更準(zhǔn)確驗(yàn)證分析發(fā)動機(jī)工作情況。當(dāng)時(shí)臨近春節(jié)，他不顧家人對春節(jié)團(tuán)聚期盼，主動要求到遠(yuǎn)在新疆塔克拉瑪干大沙漠落區(qū)尋找發(fā)動機(jī)殘骸。他和三名設(shè)計(jì)人員在茫茫大漠餐風(fēng)露宿，最終找到發(fā)動機(jī)殘骸。經(jīng)過分析，證明飛行試驗(yàn)中二級發(fā)動機(jī)工作狀況良好，設(shè)計(jì)合理，為發(fā)射衛(wèi)星用發(fā)動機(jī)可靠性評估找到依據(jù)，他心里一塊石頭落地。

1970年4月24日，長征一號火箭成功地將我國第一顆人造地球衛(wèi)星送上太空，開始我國航天事業(yè)新紀(jì)元。長征一號火箭二級高空發(fā)動機(jī)研制一次成功，獲1978年全國科學(xué)大會獎(jiǎng)。

1973年七機(jī)部唐山會議根據(jù)我國航天事業(yè)發(fā)展需要，決定發(fā)射地球同步軌道通信衛(wèi)星。其技術(shù)重點(diǎn)，除衛(wèi)星外，采用常規(guī)發(fā)動機(jī)運(yùn)載火箭還需研制出高性能、能二次啟動三級火箭發(fā)動機(jī)。張貴田作為發(fā)動機(jī)主任設(shè)計(jì)師，開始新一輪攻關(guān)。

多次啟動三級高空發(fā)動機(jī)研制面臨一系列新問題。發(fā)動機(jī)比推力、結(jié)構(gòu)重量等性能參數(shù)，對火箭有效載荷影響極大。發(fā)動機(jī)采用新程序，極大增加研制難度。為提高性能，增加可靠性，減輕重量，特別是解決高空多次啟動等技術(shù)難題，他和同事付出異乎尋常的努力，設(shè)計(jì)人員為了在1500公里外生產(chǎn)廠家解決生產(chǎn)出現(xiàn)問題，克服重重困難，這些難題全部得以解決，三級高空二次啟動(雙向搖擺)發(fā)動機(jī)達(dá)到當(dāng)時(shí)國際同類發(fā)動機(jī)先進(jìn)水平。并作為長征四號甲運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)，成功發(fā)射太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，并為風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射成功作出重要貢獻(xiàn)。

三級火箭發(fā)動機(jī)1978年獲全國科學(xué)大會獎(jiǎng)。長征四號甲運(yùn)載火箭1991年榮獲當(dāng)年全國惟一國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。

作為型號副總設(shè)計(jì)師和發(fā)動機(jī)主任設(shè)計(jì)師，張貴田組織和主持我國第二代液體洲際導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)研制。親自參與并制定一、二級發(fā)動機(jī)燃燒室方案時(shí)，大膽決策并首次采用先進(jìn)聲腔技術(shù)，有效抑制發(fā)動機(jī)不穩(wěn)定燃燒，提高發(fā)動機(jī)性能和可靠性。三級末修姿控發(fā)動機(jī)首次采用雙組元推進(jìn)劑，研制過程中，他攻克噴注器、燃燒室抗氧化高溫涂層等系列技術(shù)關(guān)鍵，大幅度提高發(fā)動機(jī)性能，開創(chuàng)我國雙組元末修姿控發(fā)動機(jī)新領(lǐng)域。雙組元末修姿控發(fā)動機(jī)首次創(chuàng)造性應(yīng)用于洲際導(dǎo)彈減少非制導(dǎo)誤差，顯著提高命中精度，鞏固并提高國防實(shí)力，填補(bǔ)我國該領(lǐng)域空白，為我國航天多次啟動軌道級和姿控發(fā)動機(jī)研制打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。并將此技術(shù)儲備成功用于我國第二代固體戰(zhàn)略導(dǎo)彈末修動力系統(tǒng)，使我國末修姿控發(fā)動機(jī)技術(shù)邁上新臺階。

科學(xué)有險(xiǎn)阻

科學(xué)研究的歷程，就是人類從“必然王國”走向“自由王國”歷程。其間成功和挫敗必然如影隨形。與成功相比，危難之處、挫敗之時(shí)更能顯示精神境界和人格力量。張貴田科研生涯就是鮮活例證。

1992年3月22日，中國發(fā)射“澳星”長征二號捆綁火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心騰起一團(tuán)團(tuán)橘黃色濃煙，沒有升空。此時(shí)火箭成為一枚令人望而生畏、避之惟恐不及的定時(shí)炸彈，世界在一剎那呆住了。

作為發(fā)射副總指揮的張貴田和其他領(lǐng)導(dǎo)很快出現(xiàn)在毒氣彌漫的發(fā)射現(xiàn)場，查看故障。攜帶幾百噸推進(jìn)劑的發(fā)動機(jī)噴管不斷冒著燃?xì)?，隨時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。事后有人問，想過有多危險(xiǎn)嗎?他風(fēng)趣地說：“想過，在離開發(fā)射現(xiàn)場后?！?/p>

把生命攸關(guān)的危險(xiǎn)置之度外，異乎尋常的艱難自不待言。“澳星”首次發(fā)射失利，一副異常沉重的擔(dān)子落在張貴田和067基地肩頭——國家要他們兩月時(shí)間拿出8臺大型火箭發(fā)動機(jī)。按平常進(jìn)度，研制8臺發(fā)動機(jī)至少半年，兩月無異天方夜譚!“燕趙自古多慷慨悲歌之士”，張貴田向航天部領(lǐng)導(dǎo)立下軍令狀：“完不成任務(wù)，我當(dāng)楊繼業(yè)!”

兩月后，8臺優(yōu)質(zhì)火箭發(fā)動機(jī)按時(shí)交付。幾月后，我國“長二捆”火箭在西昌呼嘯而起，準(zhǔn)確將“澳星”送達(dá)預(yù)定軌道。

預(yù)研能過關(guān)

張貴田作為我國大型運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)主要負(fù)責(zé)人之一，不僅立足現(xiàn)實(shí)，重視精益求精吃透我國現(xiàn)有火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)關(guān)鍵，而且放眼長遠(yuǎn)，非常重視我國未來運(yùn)載火箭特別是發(fā)動機(jī)預(yù)先研究。

早在1982年，他擔(dān)任我國液體火箭發(fā)動機(jī)研究所所長時(shí)，做出戰(zhàn)略性安排，提高現(xiàn)有火箭發(fā)動機(jī)性能，進(jìn)一步挖掘其技術(shù)潛力。1984年擔(dān)任067基地主任，在基地科研經(jīng)費(fèi)十分困難情況下，重視預(yù)研工作，組織對發(fā)動機(jī)大噴管技術(shù)、推進(jìn)劑利用系統(tǒng)等課題預(yù)先研究，取得多項(xiàng)研究成果。

1989年，根據(jù)對外發(fā)射需要18個(gè)月研制出新型大推力火箭，即長征二號捆綁式運(yùn)載火箭。而留給液體火箭發(fā)動機(jī)研制周期僅15個(gè)月。發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書下達(dá)067基地，張貴田充分組織論證，利用預(yù)研成果，很快拿出可行技術(shù)方案。在他精心組織下，研制工作進(jìn)展順利，僅用14個(gè)月，研制生產(chǎn)出可供飛行用大小發(fā)動機(jī)25臺。

長征二號捆綁式運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)研制成功，使我國長征火箭近地軌道運(yùn)載能力從不足2.4噸提高到9.2噸，為我國火箭躋身國際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場作出重要貢獻(xiàn)。該發(fā)動機(jī)適應(yīng)性改進(jìn)型用于長征2F火箭，為我國首次成功發(fā)射神舟號試驗(yàn)飛船作出重大貢獻(xiàn)。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，世界各國在航天領(lǐng)域競爭日趨激烈，有著多年科研、生產(chǎn)、試驗(yàn)統(tǒng)一管理經(jīng)驗(yàn)的他，根據(jù)親身體會及對國際航天技術(shù)發(fā)展趨勢深刻把握，積極跟蹤世界領(lǐng)域液體火箭推進(jìn)技術(shù)先進(jìn)水平，組織開展對具有世界先進(jìn)水平液氧/煤油發(fā)動機(jī)研制工作。早在1985年，他就積極向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)提出我國應(yīng)盡早開展液氧/煤油發(fā)動機(jī)研制建議。

1992年3月張貴田（中）在澳星發(fā)射時(shí)與劉紀(jì)原（左）總經(jīng)理在二十七基地察看箭上發(fā)動機(jī)，排除故障。

這種新型發(fā)動機(jī)與我國現(xiàn)有常規(guī)火箭發(fā)動機(jī)相比，有許多突出優(yōu)點(diǎn)：一是使用我國資源極為豐富的煤油作燃燒劑，經(jīng)濟(jì)適用，成本低；二是推進(jìn)劑無毒、無污染，有助于保護(hù)環(huán)境；三是使用一系列新材料、新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)，能帶動我國相關(guān)領(lǐng)域科技發(fā)展；四是性能高，可大大提高火箭運(yùn)載能力，使我國液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)上新臺階，為研制新型運(yùn)載火箭所需要?jiǎng)恿夹g(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。但是，該發(fā)動機(jī)技術(shù)要求高、研制難度大，采用推進(jìn)劑、循環(huán)方式、研制途徑與過去發(fā)動機(jī)研制大不相同，我國缺乏現(xiàn)成技術(shù)資料，研制難度不言而喻。

火箭發(fā)動機(jī)專家任新民和張貴田(右)

1987年，根據(jù)國家“863”高技術(shù)航天領(lǐng)域?qū)＜椅瘑T會研究計(jì)劃，張貴田組織對液氧/煤油發(fā)動機(jī)可行性論證和預(yù)先研究，完成對液氧甲烷、液氧丙烷、液氧煤油傳熱試驗(yàn)和點(diǎn)火試驗(yàn)。

研制中，他除要解決設(shè)計(jì)方案選擇等關(guān)鍵技術(shù)，還要解決研制中試驗(yàn)設(shè)施、加工設(shè)備、材料、工藝、試驗(yàn)方面技術(shù)關(guān)鍵。他始終注意發(fā)揚(yáng)技術(shù)民主、集思廣益、充分重視和尊重同行專家、設(shè)計(jì)人員意見，對重大設(shè)計(jì)方案、重大試驗(yàn)方案選擇確定，都親自參加。既主動聽取各方意見，又敢于堅(jiān)持自己觀點(diǎn)，敢于負(fù)責(zé)、敢于決策。

在張貴田和同事共同努力下，液氧/煤油發(fā)動機(jī)研制工作進(jìn)展順利。完成渦輪泵關(guān)鍵技術(shù)、燃?xì)獍l(fā)生器關(guān)鍵技術(shù)、閥門關(guān)鍵技術(shù)等課題研究。攻克該發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)，用國產(chǎn)煤油成功進(jìn)行熱試車。成功進(jìn)行我國首臺液氧/煤油發(fā)動機(jī)發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)調(diào)整值一致，試驗(yàn)系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)，表明我國已成為繼前蘇聯(lián)第二個(gè)初步掌握液氧/煤油發(fā)動機(jī)上采取補(bǔ)燃技術(shù)的國家。并于同年進(jìn)行兩次液氧/煤油發(fā)動機(jī)發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗(yàn)，提前兩年完成國家“863”計(jì)劃下達(dá)研究課題，液氧/煤油發(fā)動機(jī)發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗(yàn)技術(shù)研究被評為國防科工委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

新一代液氧/煤油發(fā)動機(jī)研制成功，可形成運(yùn)載能力大、發(fā)射費(fèi)用低和高可靠、無毒無污染我國新一代運(yùn)載火箭系列，可使我國運(yùn)載火箭技術(shù)和國際商業(yè)發(fā)射服務(wù)競爭力提高到新水平。

1970年4月24日，張貴田參加完我國第一顆衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，根據(jù)中央“三線”建設(shè)戰(zhàn)略部署，他和同事積極響應(yīng)黨和國家號召，離開北京，到數(shù)千里外的秦嶺腹地，繼續(xù)投身航天科研工作。他在山溝一待就是20多年，歷任七機(jī)部11所主任設(shè)計(jì)師、副所長、所長、戰(zhàn)略導(dǎo)彈副總設(shè)計(jì)師。1984年5月，任航天部067基地主任兼總工程師、1988年任長征二號捆綁式運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)總指揮。1993年后，先后任航天部067基地科技委主任、中國航天工業(yè)總公司科技委常委、副主任、中國航天科技集團(tuán)公司科技委副主任等職務(wù)。

張貴田先后擔(dān)任多種戰(zhàn)略導(dǎo)彈和“長征”系列運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)負(fù)責(zé)人或行政總指揮。主持067基地工作期間，負(fù)責(zé)研制交付發(fā)動機(jī)參加26顆國內(nèi)外衛(wèi)星發(fā)射，發(fā)動機(jī)保持100%成功率，創(chuàng)造中外航天史上奇跡，多次獲航天部通令嘉獎(jiǎng)。

由于張貴田對我國液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)作出系統(tǒng)性、創(chuàng)造性重大貢獻(xiàn)，多次受到國家獎(jiǎng)勵(lì)和表彰。獲部級以上科技成果獎(jiǎng)11項(xiàng)，其中獲國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)；全國科學(xué)大會獎(jiǎng)3項(xiàng)。1988年被國家人事部評為“有突出貢獻(xiàn)中青年專家”，1991年享受政府特殊津貼。1992年被全國總工會授予“五一”勞動獎(jiǎng)?wù)潞汀叭珖鴥?yōu)秀科技工作者”稱號，同年獲航空航天部航天獎(jiǎng)。先后被陜西省人民政府授予“陜西省勞動模范”等榮譽(yù)稱號。1995年當(dāng)選為中國工程院院士，同年當(dāng)選國際宇航科學(xué)院通訊院士。2000年被莫斯科航空學(xué)院授予榮譽(yù)博士。

2 0 0 3年1 0月在北京航天城和航天員在一起