5月27日,长征五号的总设计师董力在京西宾馆获得国家创新团队奖。他不是孤军奋战,而是代表中国航天科工第一研究院长征五号运载火箭的研制团队。
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研究,把长征五号火箭送到了太原空,开创了中国运载火箭升级换代的里程碑。
第一次飞行“哭”表现出信心
2016年11月3日晚,长征五号运载火箭站在中国文昌航天发射场101号站。根据计划,它将在当晚18点左右进行首次飞行。
没有人会想到这个夜晚会如此令人震惊,以至于目击者永远不会忘记。
发射准备阶段,第一集来自火箭助推器的排氧管道。经过实地调查,发射窗口推迟到19: 01。
然而,新的问题接踵而至:氢氧发动机一级预冷过程中,氢泵轴承处温度达不到起飞标准。
“堆芯水平的液态氢体积非常大,必须确保发动机某些部分的温度冷却到足够低的水平,以确保启动期间的稳定性。”长征五号副总设计师娄陆良后来解释说。
现场专家和开发团队被锁在会议室里紧急讨论。董力很平静。他说发动机预冷的问题已经提前讨论过很多次了,在联合训练中也单独测试过,所以有准备的打算。
20多分钟后,团队拿出了计划范围内的解决方案。陈、谢建明等4名已撤至安置点的一级堆芯氦气配气站操作人员被责令返回塔内,迅速操作供气设备。19: 30左右,发动机预冷问题成功解决,发射时间推迟到20: 40。
大家都在等,时间就这样过去了。20: 37,01司令发布口令:“3分钟准备!”但命令很快被相关操作人员暂停,点火再次延迟。接下来,指令被暂停并重置几次。
当“1分钟准备”命令再次停止时,“长武”总设计师何伟表情严峻,甚至问:“怎么了?怎么了?”接线员面面相觑,许多人站了起来。负责控制系统的长武副总设计师李雪峰忍不住起身抢前排查看数据。
然后,中国航天史上出现了罕见的一幕。进入倒计时10秒后,倒计时再次中断。
但是,和“长五”计划总指挥王珏仍然坐在原地,观察着形势的发展。“我们的一线人员都是专业人士,他们非常清楚各自的职责。我对长征五号和我们的团队有信心。”董力说。
娄陆良事后解释说,倒计时反复暂停是因为数据传输出现故障,而不是火箭本身。如果操作员未能及时获得相关数据,可根据规定暂停该过程。
20点43分,在等待了163分钟后,长征5号终于缓缓升起空,出塔,穿入天空。大约30分钟后,它成功脱离载荷组合,进行了首次飞行。
"这是我们遇到的最具挑战性和风险的发射."王爵感叹。
回顾惊心动魄的两个小时,董力表示,发现问题时,年轻的团队判断准确,处理果断,尤其是重置倒计时,需要相当大的勇气。“这是技术过硬、自信满满的开发团队的表现,也是年轻一代航天员的成熟表现。”他说。
十年的经验和成熟
“长武”队能如此成熟自信,源于十年铸箭之路的艰辛。
将近20层的长征五号有1000多吨的起飞推力,足够10架波音747齐飞;运载能力为25吨,几乎可以同时将三架天宫二号送入“太”/[/k0/】。然而,这种划时代的火箭在中国运载火箭发展史上也曾面临过许多技术难题[[/k0/]。
从项目立项到首飞的十年间,王濧和董力带领团队创造性地提出新方案、采用新技术、全面系统地综合优化,先后突破了以12大关键技术为代表的247项关键技术,使新技术在整个箭中的比重几乎达到100%,远超“30%以内”的国际惯例。
长征五号箭的直径在国内空之前已经达到5m,给设计、仿真、制造和各种地面试验带来了革命性的变化。该研究团队突破了大型低温贮箱和多浓缩壳段结构设计与验证技术,实现了我国火箭直径从3.35米到5米的飞跃,为我国未来大规模开发利用空之间的资源奠定了坚实的基础。
虽然很大,但长征五号很聪明。研究团队突破了发动机联合摆动、实时卸载复合控制+主动制导+大型运载火箭预测关机、助推器多支撑起飞主动抗漂移控制等5项世界领先的控制技术,使火箭既能在指定位置执行指定动作,又能适应情况和闪光。
团队还首次引入了数字化设计方法,实现了数字化造型代替物理造型,完成了模型的数字化设计、分析和测试,大大缩短了开发周期,节省了开发费用。
对于研发团队来说,困难和挫折早已司空见惯。2005年,一台已经成功试验9次的50吨氢氧发动机,点火后突然出现燃烧不稳定,燃烧室壁板上凸出一个大包。经过反复研究,研究小组锁定了燃烧室的耦合振动。两年后,他们通过增加挡板、在不同区域燃烧和错开频率来解决问题。
长征五号使用-252.5度低温推进剂,性能大大提高,但难度也增加。2012年6月,直径5米的芯罐在低温静态试验中突然爆裂。如果在实际飞行中,会导致坦克结构不稳定,后果严重。团队最终决定彻底改造坦克设计。这个消息让一些球员流泪了。“21米长的罐壁厚度不到3毫米。就像加大版的可乐罐一样,一毫米的误差就会改变力的传递方式。”王珏回忆说,“在设计中,每个人都是一克一克的减重,考虑到结构要牢固,不容易做出来,所以这次失败是一个很大的打击。”接下来的三年,团队从零开始重新设计开发核心坦克。
在发展的道路上,激烈的争论并不少见。这让大家面红耳赤,也激发了灵感。新的三垂直测量发射方式和脐带式塔架发射平台应运而生。
数据显示,数万名航天员参与了长征五号的研制,研制生产了1.9万套各种产品,进行了近7000次、1000多次地面试验。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,在其发展过程中培养的大批技术人才也将成为我国未来航天发展的依靠。
注:本文图片由中国航天科技集团第一研究院提供
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