經(jīng)濟日報原標題:十年磨一箭 開啟新長征
經(jīng)濟日報編者按:長征五號遙一運載火箭11月3日發(fā)射成功了,!這是我國運載火箭升級換代的里程碑工程,,是我國由航天大國邁向航天強國的重要標志。這場成功的首秀背后,,凝聚著多少汗水和故事,?請看經(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者從中國文昌航天發(fā)射場傳回的報道——
三十年,,大火箭夢想成真
2006年長征五號火箭立項,,距今發(fā)射成功經(jīng)歷了十年,。這也是人們常說的長征五號“十年磨一箭”的由來。
但在2006年卸任的原國家航天局局長欒恩杰院士看來,,中國的大火箭之夢,,始于30年前,�,!霸�1986年3月啟動的國家863計劃中,中國科學家就提出了研究發(fā)展性能先進的大型運載火箭的目標,。那時,,我們就開始了大運載火箭的前期論證和攻關(guān)�,!�
為什么要發(fā)展大火箭,?
“大火箭意義巨大,大火箭時代的到來標志著中國航天的活動能力,、活動范疇進一步擴大,�,!睓瓒鹘苷f,長五發(fā)射成功前,,受到現(xiàn)役運載火箭3.35米箭體直徑的限制,,我國長征系列運載火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力最大僅能達到5噸級,與12噸級的國際主流水平運載能力相比差距大,,制約了我國空間技術(shù)發(fā)展,。
“航天一甲子,長五三十年,。老一代航天人眼光看得很遠,。”中國航天科技集團一院長征五號火箭副總設(shè)計師婁路亮說,,今年是中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年,,長征五號正是讓航天人心心念念了30年的中國大運載火箭的奠基之作。
大火箭夢想從30年前開始,,30年來,,一代代航天人的智慧和汗水澆灌著這株夢想的幼苗,終于讓它開花結(jié)果,、美夢成真,。
按照“發(fā)展航天、運載先行”“運載發(fā)展,、動力先行”的原則,,我國于2000年前后,先行啟動了120噸級液氧煤油發(fā)動機和50噸級液氫液氧發(fā)動機研制攻關(guān),。
為提高我國運載火箭水平,,提升自主進入空間能力,2006年國務(wù)院批準新一代運載火箭基本型長征五號立項研制,。
據(jù)不完全統(tǒng)計,,從2006年長征五號火箭立項至今的十年中,有上萬航天人參與了長征五號的研制,。
他們曾歷經(jīng)挫折,,屢敗屢戰(zhàn)。
發(fā)動機是大火箭的心臟,,對火箭的性能起決定作用,。在長征五號火箭中,4臺全新研制的氫氧發(fā)動機在一級和二級火箭上各裝配了兩臺,。8臺全新研制的120噸液氧煤油發(fā)動機被裝配在四個助推器上,,產(chǎn)生的最高壓強達500個大氣壓,相當于把上海黃浦江的水打到5000米高度的青藏高原。
“研制發(fā)動機的難度就像攀登珠穆朗瑪峰,。一些外國專家說,,即使你們能設(shè)計出來,也不可能把它制造出來,�,!焙教炜萍技瘓F六院副院長周利民說。
面對全新的發(fā)動機,,研制團隊開始了夜以繼日的科技攻關(guān),,幾十種新材料、100多種新工藝一一被攻克,。但讓他們備受打擊的是,,發(fā)動機樣機研制出來后,連著四次試車均遭失�,。簝纱纹饎颖�,,兩次燃氣系統(tǒng)燒毀。
之后,,研制團隊咬牙再戰(zhàn),,經(jīng)過近半年緊張艱苦的攻關(guān),摸清了發(fā)動機試車失敗的根源和發(fā)生爆炸的不同機理,,通過仿真優(yōu)化,,選定了最理想的啟動方案和程序,終于順利完成試車,。
他們矢志不渝,,終獲成功。
從發(fā)動機研制立項算起,,歷經(jīng)16年艱苦奮戰(zhàn),,長征五號完成全部關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),研制生產(chǎn)各類產(chǎn)品近19000臺套,,累計開展近7000次,、1000余項地面試驗,全面提升了我國運載火箭的總體技術(shù)水平,。
中國航天科技集團一院長征五號火箭總設(shè)計師李東說,,長征五號起飛推力超過1000噸,它的“首飛”成功標志著我國火箭的近地軌道運載能力達到25噸級,、地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力達到14噸級,、地月轉(zhuǎn)移軌道運載能力達到8噸級,,可與美,、俄等航天強國的現(xiàn)役火箭最強運載能力媲美,把中國火箭送入世界主流火箭陣營,。
大跨越,,創(chuàng)新度高達九成
大塊頭有大力量,。長征五號是我國體量最大的現(xiàn)役火箭,把我國的火箭箭體結(jié)構(gòu)從過去的3.35米直徑,,一下子提升到5米直徑,。
這不是簡單的增肥,而是意味著全面的創(chuàng)新,。
總設(shè)計師李東告訴記者,,長征五號運載火箭核心技術(shù)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán),全箭攻克了12大項,、247個核心關(guān)鍵技術(shù),,新研產(chǎn)品比例達到90%,遠超國際同類水平,�,!叭碌目傮w方案、全新的設(shè)計結(jié)構(gòu),、全新的動力系統(tǒng),,這么高的新研產(chǎn)品比例,不僅僅意味著研制工作量和研制難度的增大,,更重要的是增大了風險,。”李東說,,“但我們必須攻克這些新技術(shù),,因為長征五號要實現(xiàn)運載火箭能力的跨越式發(fā)展,而不是小步提高”,。
面對大跨越創(chuàng)新帶來的高難度考驗,,航天人用耐心和智慧來應(yīng)對。
長征五號采用無毒無污染的零下183℃的液氧和零下252℃的液氫作為推進劑,,因此,,它還有個形象的稱謂——“冰箭”。這些超低溫的液態(tài)推進劑分別貯藏在巨大的箭體貯箱之中,,通過內(nèi)部加壓輸送給發(fā)動機,。
推進劑貯箱直徑達5米,為減輕重量,,箱體最薄的地方只有幾毫米,。研制這樣直徑的薄壁低溫貯箱,對于中國航天人也是第一次,,而且采用的鋁合金材料也是全新的,,這意味著以往小直徑低溫貯箱的研制經(jīng)驗無法復制。
2012年,長征五號研制團隊遇到重大挫折,,他們第一次做新研制的5米貯箱靜力試驗就遭遇失敗,。在給貯箱施加設(shè)計壓力時,其焊接結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了一道約300毫米的裂縫,。
“如果飛行中出現(xiàn)這個破裂,,整個箱體的結(jié)構(gòu)會失穩(wěn),飛行就會失敗,,后果嚴重,。”航天科技集團一院長征五號火箭副總設(shè)計師楊虎軍說,,研制團隊經(jīng)過長達三年的反復試驗攻關(guān),,終于搞清了焊縫出現(xiàn)裂紋的機理和原因。通過改善受力設(shè)計和焊接工藝的綜合辦法,,終于攻克了這個難題,。
2015年4月,改進后的長征五號所有的低溫推進劑貯箱都經(jīng)過了壓力考核,,而且強度比原來提高了60%,。
面對大跨越創(chuàng)新帶來的高風險考驗,忠誠和奉獻精神熠熠生輝,。
全新的火箭配套了全新的發(fā)射場,。2007年8月,黨中央,、國務(wù)院決定在海南文昌建設(shè)我國新一代運載火箭發(fā)射場,。2011年10月,首批創(chuàng)業(yè)者告別熟悉的工作環(huán)境,,輾轉(zhuǎn)千里奔赴海南,,迎接他們的卻是異常艱苦的環(huán)境。烈日高溫,、鹽霧潮濕,、臺風暴雨、荒郊野路,、毒蛇毒蟲……困難再大,,也無法阻擋參試人員追夢太空的腳步。他們很快適應(yīng)了惡劣的環(huán)境,,讓一個個工程從圖紙變成現(xiàn)實,。
然而,參試人員面對的,,不僅有巨大的艱苦,,更有巨大的危險,。長征五號火箭演練任務(wù)中,在一次中止發(fā)射應(yīng)急搶險時,,火箭二級動力系統(tǒng)突發(fā)故障,氫箱測壓管與箭上連接處有大量氫氣噴出,。白色氣體在現(xiàn)場彌漫,,氫濃度報警儀急促的報警聲加劇了現(xiàn)場的緊張感。氫濃度測試值達到了100%,,而氫氣濃度超過4%即存在一觸即爆的危險,,即便微小的靜電也可能引發(fā)爆炸。而此時火箭的液氫,、液氧,、煤油等燃料全部加注完畢,一旦爆炸必定場毀人亡,,后果不堪設(shè)想,。
指揮員下達在氫箱測壓口安裝堵頭的命令。危急時刻,,參試人員王磊和周仁坤冒著生命危險,,迅速拆除氫箱測壓管。管路拆除后,,氫箱測壓單向閥又泄漏大量氫氣,。王磊、周仁坤不顧個人安危,,將氫排連接器手動除霜管路延長,,一邊對泄露處進行除霜,一邊雙手握緊金屬堵頭頂住向外噴射的氫氣艱難地擰了上去,。經(jīng)過半個多小時艱難奮戰(zhàn),,一場巨大的險情被成功化解。
新一代,,目標是星辰大海
長征五號是一款面向未來的火箭,。
中國工程院院士、運載火箭技術(shù)專家龍樂豪就對它的未來充滿期待:“現(xiàn)役長征系列運載火箭的老祖宗是‘長征二號’,,它是奠基性的,,管了中國長征火箭將近半個世紀。長征五號是我們新一代長征系列運載火箭的奠基性型號,,將來它也有資格成為老祖宗,,也許它能管接下來半個世紀�,!�
這個老祖宗有哪些后輩呢,?長征六號,、長征七號火箭雖然首飛在長征五號之前,立項卻在長征五號之后,,是由長征五號工程牽引帶動的,。長征八號正在研制,未來的重型火箭長征九號也已開始驗證,。這一系列的火箭,,都已經(jīng)或?qū)⒁芤嬗陂L征五號的研制。
國防科工局系統(tǒng)工程司副司長趙堅表示,,長征五號嚴格按照“通用化,、組合化、系列化”的設(shè)計原則開展工程各項工作,,目前以120噸級推力液氧煤油發(fā)動機及3.35米,、2.25米直徑箭體模塊為代表的多項新技術(shù)、新成果,,有力支撐了長征六號,、長征七號等新型運載火箭研制并首飛成功,還會推動我國現(xiàn)役3.35米直徑運載火箭動力系統(tǒng)的升級換代,。
作為新一代火箭的奠基之作,,長征五號帶來了新技術(shù)的廣泛使用。
長征五號比以往任何一個型號的長征火箭都要復雜,。以往長征火箭使用零部件最多幾萬個,,而長征五號使用的零部件達十幾萬個。它的設(shè)計量是以往火箭的3.5倍以上,。為應(yīng)對這個新挑戰(zhàn),,長征五號采用了全新的全數(shù)字化三維設(shè)計方法,細到每一個螺釘?shù)拇笮『臀恢枚寄芤荒苛巳�,�,!叭珨?shù)字化設(shè)計火箭不需要實物模裝,在數(shù)字化三維模型上開展裝配工作,,又快又方便,。”婁路亮說,,包括數(shù)字化三維設(shè)計在內(nèi),,長征五號采用的很多新技術(shù)、新材料,、新工藝已用于長六長七,,“一個型號研制成功,其他型號受益”,。
作為新一代火箭的奠基之作,,長征五號帶來了火箭制造能力的全面提升,。
在長征五號研制之初,我國當時已有的研制,、試驗以及發(fā)射場等地面基礎(chǔ)設(shè)施已難以滿足需求,。為了長征五號的順利研制,長征五號運載火箭工程隊伍攻克了多項運載火箭大型地面試驗技術(shù)難關(guān),,建成了亞洲規(guī)模最大的全箭振動塔,、動力系統(tǒng)試車臺、發(fā)動機試車臺,、中國文昌航天發(fā)射場及測控體系等多個大型地面設(shè)施,;建立形成了集三維設(shè)計,、先進制造,、仿真試驗、工程應(yīng)用等諸多領(lǐng)域為一體的新型液體火箭及發(fā)動機研制能力和工業(yè)制造體系,,為我國航天運載火箭領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ),。
作為新一代火箭的奠基之作,長征五號也將讓我國火箭走向更綠色,、更經(jīng)濟的發(fā)展之路,。
長征五號的50噸氫氧火箭發(fā)動機采用液氫、液氧作為推進劑,,燃燒產(chǎn)物為純凈水,,是世界上排放種類最少、最綠色環(huán)保的發(fā)動機,,是火箭先進性的重要體現(xiàn),。它的120噸液氧煤油發(fā)動機,也具備無毒環(huán)保,、價格低廉的優(yōu)勢,。
火箭的運載能力有多大,航天的舞臺就有多大,。長征五號正是新一代火箭的奠基者,,它所帶來的運載能力的提升,為我國航天事業(yè)提供了更廣闊的空間,。中國未來的載人空間站,、探月工程三期以及火星探測,都將借助長征五號的巨大推力來實現(xiàn),。
中國航天人一直有著不斷探索浩瀚星空的航天強國夢,。60年前一窮二白開創(chuàng)中國航天事業(yè)時是這樣,60年后的今天依然矢志不渝,。欒恩杰院士說:“今年是長征勝利80周年,,也是中國航天事業(yè)創(chuàng)建60周年,。中國運載火箭以‘長征’為名,航天精神正是長征精神的延續(xù)和傳承,�,!�
長征五號這顆巨星登上了宇宙大舞臺,將開啟中國人探秘宇宙的新長征�,。ń�(jīng)濟日報·中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 佘惠敏)
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