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长征五号总师揭秘起飞前惊魂163分钟

2017-5-28 21:03| 发布者: 站长| 查看: 2309| 评论: 0

摘要:   5月27日,长征五号总设计师李东在京西宾馆捧起了全国创新争先团队奖。他不是一个人在战斗,而代表着中国航天科技集团公司一院的长征五号运载火箭研制团队。
  5月27日,长征五号总设计师李东在京西宾馆捧起了全国创新争先团队奖。他不是一个人在战斗,而代表着中国航天科技集团公司一院的长征五号运载火箭研制团队。
  正是这支平均年龄不到33岁的“小鲜肉”团队,通过十年的默默奉献和艰苦攻关,将长征五号火箭送入太空,铸就了我国运载火箭升级换代的里程碑。
首飞“惊魂”彰显自信
  2016年11月3日傍晚,长征五号运载火箭伫立在中国文昌航天发射场101工位。按计划,它将在当晚18时左右实施首飞。
  谁也想不到,这个夜晚会如此惊魂,让亲历者永生难忘。
  发射准备阶段,第一个插曲来自火箭助推器氧排气管道。经过现场研究排查,发射窗口被推迟到19点01分。
  然而,新的问题接踵而至:芯一级氢氧发动机在预冷过程中,氢泵轴承处的温度没有达到起飞标准。
  “芯级里液氢容积非常大,必须保证发动机一些部件的温度冷却到足够低,启动过程中才能确保平稳。”长征五号副总设计师娄路亮后来解释说。
  现场专家和研制团队锁进会议室,紧急展开商议。李东却很从容。他表示,发动机预冷问题事先反复讨论过多次,在合练中也单独做过试验,因此有预案准备。
  20多分钟后,团队拿出了预案范畴内的解决方案。已经撤退到安置点的陈通斌、谢建明等4位芯一级氦配气台操作手受命返回塔架,迅速对供气设备进行操作。19点30分左右,发动机预冷问题圆满解决,发射时间则被推迟到20点40分。
  时间在众人等待中流逝。20点37分,01号指挥员下达口令:“3分钟准备!”但命令很快被相关操作人员暂停,点火再次延后。接下来,指令几度被暂停、重置。
  当“1分钟准备”指令再次被叫停,“长五”总体主任设计师何巍表情严峻,连问:“怎么了?怎么了?”操作人员面面相觑,很多人站了起来。负责控制系统的“长五”副总设计师李学锋也忍不住起身,抢到前排查看数据。
  接下来,出现了中国航天史上罕见的一幕。进入倒计时10秒后,读秒又被中断。
  然而,李东和“长五”总指挥王珏仍坐在原地,静观事态发展。“我们的一线人员都是专业人士,他们很清楚各自负责的工作。对长征五号和我们的团队,我有信心。”李东说。
  娄路亮事后解释道,屡次暂停倒计时是因为数据传输显示出现了故障,并非火箭本身的原因。操作人员没有及时得到相关数据,按照规定可以暂停流程。
  20点43分,长征五号在等待了163分钟后终于缓缓升空、出塔、穿入云霄,约30分钟后与载荷组合体成功分离,首飞成功。
  “这是我们遇到的挑战和风险最大的一次发射。”王珏感叹。
  回顾惊心动魄的2个多小时,李东表示,发现问题时,年轻团队判断准确、处置果断,尤其是重置倒计时,需要相当大的勇气。“这是研制团队技术过硬、有自信心的表现,是年轻一代航天人成熟的表现。”他说。
十年历练走向成熟
  “长五”团队能够如此成熟自信,源于长达十年的艰辛铸箭之路。
  近20层楼高的长征五号,起飞推力超过1000吨,足够让10架波音747齐飞;25吨级的运载能力几乎可将3个天宫二号同时送入太空。但这型具有划时代意义的火箭,在研制过程中也面临了我国运载火箭发展史上多项空前的技术难题。
  从立项到首飞十年间,王珏、李东带领团队,创造性地提出全新方案、采用新技术、全面系统综合和优化,先后突破了以12项重大关键技术为代表的247项关键技术,使全箭新技术比例几乎达到100%,远远超过“30%以内”的国际惯例。
  长征五号的箭体直径达到国内空前的5米,这给设计、仿真、制造及地面各种试验,都带来了革命性的改变。研制团队突破了大型低温贮箱和多集中力壳段结构设计与验证等技术,实现了我国火箭直径从3.35米向5米的跨越,为我国未来大规模开发利用空间资源奠定了坚实基础。
  虽然个头大,但长征五号很智能。研制团队突破了发动机联合摇摆、大型运载火箭实时卸载+主动导引+预测关机的复合控制、助推器多点支撑起飞主动抗漂移控制等5项世界首创的控制技术,让火箭不仅能在规定位置做规定动作,还能根据情况随机应变、闪转腾挪。
  团队还首次引入了数字化设计手段,实现了数字化模装替代实物模装,完成了型号数字化设计、分析、试验,大大缩短了研制周期、节约了研制经费。
  困难和挫折早已成为研制团队的家常便饭。2005年,已经历过9次成功试车的50吨氢氧发动机,在点火后突然出现燃烧不稳定现象,燃烧室壁板鼓出一个大包。经过反复研究,团队锁定了燃烧室耦合振动问题。两年后,他们通过加挡板,分区燃烧,错开了频率,将问题解决。
  长征五号使用零下252.5度的低温推进剂,让它性能上获得大幅提升,但难度也随之增加。2012年6月,5米直径芯级贮箱在低温静力试验中突然破裂,如果处于实际飞行中,这将导致箱体结构失稳,后果严重。团队最终决定,将贮箱设计推倒重来。这个消息让一些队员流下了眼泪。“21米长的贮箱,壁厚不到3毫米,就像放大版的可乐易拉罐,一毫米的误差就会让传力方式发生变化。”王珏回忆说,“在设计时,大家一克一克地减重,又考虑结构要牢固,做出来不容易,所以这次失败的打击很大。”接下来的三年,团队从头开始,重新设计研制了芯级贮箱。
  研制路上,一场场激烈的争论更是屡见不鲜。这让大家红过脸,也擦出了灵感的火花,新三垂测发模式、脐带塔发射平台等方案都是由此诞生。
  数据显示,有上万名航天人参与了长征五号的研制,研制生产各类产品19000台套,累计开展近7000次、1000余项地面试验。长征五号火箭将为我国后续探月、载人航天、火星探测等重大工程提供有力保障,而其研制过程中培养的一大批技术人才,也将成为我国未来航天发展的依靠。
注:文中图片由中国航天科技集团公司一院供图

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