上海航天研發(fā)團隊突破十二項核心關(guān)鍵技術(shù)
由中國航天科技集團上海航天技術(shù)研究院全新研制的我國首枚長征六號運載火箭，于2015年9月20日7時01分，在太原衛(wèi)星發(fā)射中心一飛沖天，成功將20顆衛(wèi)星送入深邃太空，由此開辟了我國運載火箭的新紀元。
首發(fā)成功至今，已逾半年。但長六型號總設(shè)計師兼總指揮張衛(wèi)東帶領(lǐng)的這支“長六”研發(fā)團隊，回想起研發(fā)過程，仍滿懷自豪。這支立項時平均年齡28歲的研發(fā)團隊，6年攻關(guān)，突破了12項核心關(guān)鍵技術(shù)，申請專利超過150項，完成了我國新一代運載火箭的研制任務(wù)，對我國運載火箭后續(xù)發(fā)展具有里程碑式的意義。
填補空白，顛覆傳統(tǒng)火箭測發(fā)模式
長征六號運載火箭，離不開這幾個關(guān)鍵詞：綠色燃料、全新發(fā)射方式、一箭多星、精準控制?？梢哉f，每一項技術(shù)都填補了我國運載火箭的技術(shù)空白。
談到“長六”的技術(shù)創(chuàng)新，張衛(wèi)東如數(shù)家珍。“長征六號‘第一新’就是動力裝置，過去的火箭發(fā)動機使用的是有毒性的燃料，現(xiàn)在改用綠色環(huán)保、廉價、性能好、易存儲的液氧/煤油推進劑?！睆埿l(wèi)東說，“我們還采用了效率更高的創(chuàng)新式循環(huán)方式：液氧煤油高壓補燃循環(huán)。長六的‘心臟’：一級和二級發(fā)動機都是液氧煤油高壓補燃循環(huán)發(fā)動機，一級發(fā)動機120噸，推力比過去的型號提高了60%。”
“第二新”是“三平”測發(fā)模式?！八^‘三平’就是水平整體測試、水平整體星箭對接、水平整體運輸起豎發(fā)射，即：平的運輸，平的測試，站在車上豎起來就發(fā)射了?！睆埿l(wèi)東解釋道，“采用‘三平’測發(fā)模式的發(fā)射準備周期只要7天。傳統(tǒng)火箭執(zhí)行發(fā)射任務(wù)，需要分段運輸至發(fā)射場，在服務(wù)塔里完成各個子級的垂直總裝和測試，不但周期長，所需的試驗人員也多?！边@一次，他們徹底顛覆了傳統(tǒng)的火箭測發(fā)模式。
運載火箭的載荷投送能力，是衡量國家航天實力的最重要指標之一。上世紀80年代，我國開始應(yīng)用一箭多星技術(shù)，不過“長六”的“一箭20星”卻是首次?！耙淮伟l(fā)射20顆衛(wèi)星確實是一項艱巨的任務(wù)，這可不是‘天女散花’。我們對每顆衛(wèi)星的安裝形式和分離姿態(tài)都有嚴格的要求。長六承載的衛(wèi)星質(zhì)量和形狀各異，從一百多公斤到幾百克不等，因此保證衛(wèi)星的安全可靠至關(guān)重要。”長六副總設(shè)計師丁秀峰說，此次任務(wù)采用的是“靈巧末級”設(shè)計及“多星軌道周期控制方法”，就是防止大量衛(wèi)星在釋放時星箭和星星間發(fā)生意外碰撞。
那么，如何實現(xiàn)衛(wèi)星的精準入軌？“長六”控制系統(tǒng)負責(zé)人周如好指出，這依賴于火箭的“神經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)”——控制與制導(dǎo)系統(tǒng)。“過去的火箭控制系統(tǒng)信息傳輸是模擬電纜傳輸，無法滿足大量的信息交換。新型運載火箭實現(xiàn)了全箭信息數(shù)字化傳輸和綜合利用，保證箭上控制系統(tǒng)計算機與各單機之間實現(xiàn)快速、準確的信息互通，為長六火箭實現(xiàn)精確控制提供了便利條件。”周如好說，“在控制系統(tǒng)中，我們還采用了雙八表捷聯(lián)慣組組合導(dǎo)航技術(shù)和迭代制導(dǎo)技術(shù)，確保衛(wèi)星能夠被精準‘投遞’到最終軌道。”
技術(shù)攻堅，不放過每一個細節(jié)
“長六”的成功首發(fā)，獲得了第十七屆中國國際工業(yè)博覽會最高的“特別榮譽獎”。張衛(wèi)東卻說：“這才是萬里長征第一步，長征六號系列運載火箭的發(fā)展之路還長著呢?！毖兄埔豢钚滦瓦\載火箭，六七年時間遠遠不夠。事實上，前期論證和工作在2000年初期就已經(jīng)開始，前后一共歷經(jīng)十余年。正如張衛(wèi)東所言，“技術(shù)不是突然‘蹦’出來的，而是一步一步鉆研和積累而來?！?/p>
運載火箭的可靠性要求非常高?！伴L六”的可靠性高達0.98，屬于國際先進水平。下轉(zhuǎn)4版（上接第1版）為了這個“0.98”，嚴謹踏實的上海航天人背后付出了無數(shù)汗水和心血。在“長六”團隊中，丁秀峰幾乎是“萬綠叢中一點紅”。身為女性的她，做事格外細致。一次火箭一子級動力系統(tǒng)熱試車出廠測試中，丁秀峰發(fā)現(xiàn)氧箱內(nèi)的傳感器螺釘上按照常規(guī)做法點了紅漆，表示驗收通過。但如果油漆剝落可能產(chǎn)生多余物，可能會對發(fā)動機產(chǎn)生影響。面對項目進度的壓力，丁秀峰還是立刻召集了相關(guān)人員進行討論分析、查閱大量資料，最終驗證油漆與氧箱內(nèi)氧化劑不相容。為了清洗油漆，團隊做了大量浸泡試驗。經(jīng)過3天通宵達旦的工作，最終消除了隱患。
為了提高火箭運載能力，給火箭“瘦身”是最佳途徑，但難度也最大。團隊采用了國際上從未使用過的大溫差夾層共底貯箱技術(shù)?！皩?180℃的液氧和20℃的煤油裝在同一個箱子里，可不是簡單的‘雞尾酒’組合。當(dāng)中的夾層要同時承受正壓和反壓，還要抵抗兩種液體間200℃的溫差?！痹谠囼灹?2個貯箱之后，團隊終于攻關(guān)成功。這項細微的突破性技術(shù)，足足用了1年多時間。
“小概率事件不等于不可能事件?！敝苋绾谜f，他帶領(lǐng)的小組負責(zé)長六火箭的“神經(jīng)系統(tǒng)”研發(fā)，責(zé)任重大?；鸺鰪S前的集成試驗中，設(shè)計師發(fā)現(xiàn)光纖速率陀螺遙測數(shù)據(jù)出現(xiàn)了一拍突跳，不過這并沒有影響系統(tǒng)運作。但周如好了解情況后，立刻與小組成員對數(shù)據(jù)進行長達數(shù)月的復(fù)查和分析，團隊發(fā)現(xiàn)在上百條歷史測試數(shù)據(jù)中，僅出現(xiàn)這一次突跳。周如好依然堅持分析、制定測試方案、搭建測試環(huán)境、復(fù)現(xiàn)故障，一次收集了近2000萬條通信數(shù)據(jù)。經(jīng)過仔細比對后，終于復(fù)現(xiàn)了故障現(xiàn)象，在多方協(xié)同下徹底排除了看似不存在的缺陷?！伴L六”研發(fā)過程中，僅一項風(fēng)險報告就多達數(shù)百頁。
這支航天團隊明白，成功靠的不是運氣，而是扎扎實實的技術(shù)和細致謹慎的思考。
投身研發(fā)，“三過家門而不入”
2009年，長六研發(fā)團隊臨危受命，對于這樣一發(fā)新型火箭，可謂是在一張白紙上繪藍圖。那時，團隊大多數(shù)成員還是剛剛從“象牙塔”走出來的“菜鳥”。7年過去了，陪伴“長六”成長的這群“菜鳥”已是而立之年，都已個個在自己的專業(yè)領(lǐng)域獨當(dāng)一面。
組建團隊之初，不少人都是放棄原本舒適的工作環(huán)境，接受這項艱巨任務(wù)的。系統(tǒng)初樣階段，控制系統(tǒng)所有產(chǎn)品在測試時出現(xiàn)了幾十個問題。為了確保在3個月時間內(nèi)順利通關(guān)，控制系統(tǒng)團隊常?！鞍准雍凇保囼炇視r常在半夜依然燈火通明。在項目研發(fā)期間，伺服系統(tǒng)團隊的多數(shù)成員還是單身，宿舍在單位旁邊?！昂芏嗤乱驗樽〉媒?，所以經(jīng)常加班加點。”伺服系統(tǒng)副主任設(shè)計師施金花說。2012年首次在國內(nèi)運載火箭上應(yīng)用的電動伺服系統(tǒng)與發(fā)動機第一次對接失敗。“那時候組內(nèi)年輕人壓力很大，但是初生牛犢不怕虎，他們被激發(fā)了強烈的斗志，想到新點子后，隊員還會在深夜12時跑去仿真實驗室做試驗驗證。
技術(shù)攻關(guān)，說到底是一輪又一輪枯燥的設(shè)計、分析、測試和排障。在攻堅階段，一心撲在工作上的航天人，也總有些說不明道不清的遺憾。控制系統(tǒng)試驗隊隊長、太原人周靜，曾“三過家門而不入”?！霸谔袌霭l(fā)射試驗時，她一步?jīng)]有離開團隊，每天夜以繼日地工作?！敝莒o同事說。
研發(fā)團隊不怕苦敢于拼的鉆研精神，也來源于張衛(wèi)東對每一位隊員的高要求。說到團隊里的年輕人，這位老航天人滿臉洋溢著驕傲和自豪?！傲㈨椫酰犂锒际切氯?，經(jīng)驗尚缺，但我對他們一直很有信心。”張衛(wèi)東說，環(huán)境鍛煉人，越艱苦的環(huán)境越鍛煉人。航天人一定能夠適應(yīng)環(huán)境，而不會被它打敗。堅信眼見為實的張衛(wèi)東，時常出現(xiàn)在試驗的第一現(xiàn)場，和成員們一起討論、分析問題。
“未來長六的技術(shù)會繼續(xù)拓展，該型號還有新的規(guī)律有待探索，細節(jié)也有待完善?！睆埿l(wèi)東說，“我們到達的不是終點，而僅僅是跨出了第一步?！?/p>
