□ 周子敬 李小艾 汪明发
十四个月的鏖战
——回忆067基地参与“长二捆”研制的过程
□ 周子敬李小艾汪明发
1992年8月14日7时,长征二号E火箭在惊天动地的巨大吼声中,托举着澳星,直刺苍穹。这次发射验证了火箭设计方案的正确性,考核了火箭与西昌卫星发射中心新建发射工位和发射系统的协调性,标志着中国已经掌握了火箭捆绑技术,中国运载火箭低轨道运载能力达到世界先进水平。此时距中国长城公司与美国休斯公司签订用新型大推力运载火箭发射澳大利亚通信卫星的商业发射合同,仅仅18个月。
“长二捆”难就在“捆绑”,对于同时推动火箭在空中飞行的发动机组合,稍微有一点力量不平衡,都会造成火箭在空中翻跟头的悲惨结局。火箭捆绑的发动机单机产生的70多吨推力,需要通过助推机架准确无误传给箭体。助推机架是连接和固定“长二捆”助推发动机的关键部件,这种助推机架既要向助推器本身传力,又要向火箭芯级传力,机架受力不均衡,而且在加注停放状态下的受力,与飞行状态受力方向相反,设计非常困难。
这项设计任务落到了25岁的谭永华身上。谭永华当时刚工作两年多,担任发动机设计所大发动机研究室见习副主任。他很清楚这项任务的难度前所未有:火箭总体任务书只按惯例提出了推力、质量、接口等要求,而未给出助推器与火箭芯级的连接形式、状态和尺寸;总体设计部处在论证阶段,结构与尺寸难以确定,所以助推机架设计只能焦急地等待总体论证工作的完成;没有资料可查,也没有成熟产品可借鉴。谭永华立刻全身心地投入设计中,白天电话与总体单位协商,晚上挑灯夜战,不知疲倦地设计了一个个方案,绘制了一张张图纸。凭借超人的智慧和顽强精神,他一次设计一次成功,而且设计的“三梁交叉式”结构助推机架,是国内首次实现捆绑技术的突破。
助推机架设计出来后,加工又面临着新的难题。发动机生产厂组织攻关组反复讨论、试验,争分夺秒。经过七八个回合,从零件加工、部组件组装焊接到机架的整体加工,每个细节都进行细致探讨,最终选定了合适的加工方案。
接下来就是用静力试验为助推机架“体检”。从接到“长二捆”火箭发动机助推机架静力试验任务到发动机系统热试车仅11天的时间。8吨重的试验平台要到位,5米高的支架要安装,几千个紧固件,上百个测点焊接、连线……攻关小组成员轮换工作,昼夜不停。1990年1月20日,助推发动机抽检热试车在发动机试验所获得圆满成功,助推发动机终于诞生了。
此时大喷管的加工成了当时最大的“拦路虎”。普通机床无法完成,国内也没有专用设备。经航天部批准,火箭发动机大喷管铣槽专用加工设备由067基地自行研制。
要搞一台大型数控机床,谈何容易?美国一家航天公司愿意出售,要价竟高达250万美元。“外国人能干出来的,我们中国人也能干出来!”对总体方案和机床的技术指标,研制小组经过无数次的摸索、试验,终于拿出了一条较为实际的设计方案:购买国内各机床厂最先进的部件,进行改装和组装,自己只设计生产一些必要的联接件和专用工装。
1989年5月,大型液体火箭发动机推力室数控仿形铣槽机床终于研制成功,加工出的“长二捆”二级发动机大喷管完全符合设计要求,经受住了600秒长程大推力试车的考验。这台设备不仅填补了我国大型液体火箭发动机大型推力室内壁铣槽加工设备的空白,而且节约了大量资金,为“长二捆”发动机的研制立下了汗马功劳。
1989年10月9日,067基地发出“大干一百天,决战长二捆”的号召,向1990年2月交付“长二捆”大小25台发动机发起了最后冲刺。
为了加快“长二捆”研制进度,时任国务院总理李鹏亲自就原材料、元器件和外购成品件,专门组织了有关部委和省市领导参加的订货协调会。为了确保航天科研生产供应,国务院专门向有关省市下发了“红头文件”。067基地物资计划人员全体出动,与设计人员充分交换意见,根据白图提供的材料标准、牌号、规格、零件尺寸和技术要求,以及过去积累的材料供应经验,适当考虑工艺余量,自己计算需要量,编制出了物资申请计划,终于赶上了“长二捆”专题订货会。
专题订货会结束后,发动机生产厂先后派出90多人次,到全国21个省市上百家生产厂催货。有的同志甚至和那里的职工一起上下班,从投料、生产到包装、发货全过程跟踪,保证了“长二捆”研制所需原材料按时交货。
为确保“长二捆”发动机的生产进度,工艺人员利用交叉作业的方法,组织各车间工艺室同时开展审查工作。为保障70余项新工装、百余项复制工装按时完成,全厂发动大力协同,除了一些大型复杂的工装由工装制造车间完成外,凡是生产车间能够自己制造的都自己承担。
“长二捆”发动机采用许多项新技术、新材料、新工艺,但性能和质量如何还要靠发动机试车提供的数据来检验。1989年11月10日12时47分,在细雨中,“长二捆”火箭发动机迎来了首次试车。随着震天撼地的一声巨响,“长二捆”发动机喷出了巨大的火舌,隆重地向世人宣告:067基地的“长二捆”火箭发动机研制成功了!
长二捆的研制历程并非一帆风顺。1992年3月22日,对原067基地主任、中国工程院院士张贵田和他的参试队员来说,是个永生难忘的日子。这一天,他们经历了一场血与火、生与死的考验。
18时40分,随着指挥员“……5、4、3、2、1、点火”的指令发出,8台助推发动机和一级发动机同时点火,火箭喷出橘红色的火焰。但火箭发动机刚刚点火,火焰就突然收缩,并逐渐熄灭了。“长二捆”火箭巨大的身躯只微微晃了一下,并没有腾空而起。在场的人心都悬到了噪子眼,尽管火箭发动机已经关机,但火箭泄漏的燃烧烟雾仍然笼罩着整个箭体。这时,400多吨重的火箭只靠发射台上的四个支点支撑着,而这四个支点中的三个已离开了原位。此刻的火箭就像一颗巨大的炸弹,如果火箭在地面爆炸,发射场内的设施和人员都将被熊熊烈火吞噬,燃烧将吸去半径6千米内地面的氧气,靠肺呼吸生存的动物都将窒息。
而067基地的几位参试队员却不约而同地奔向了发射架。“张主任,你别去了,太危险,有我们几个在。”试验队员们挡在了张贵田的前面。“我不去,那要我这个副总指挥干什么!”张贵田头也不回地向前奔去。
首飞失利,到底是什么原因?这需要进入火箭舱体,查看发动机有关情况,找到火箭没有起飞的原因。此刻,箭体内的燃料刚刚泄完,残存的有毒燃料依然冒着黄色的烟雾从发动机溢出。人们心中明白,进舱体将意味着什么。试验队员、火箭发动机装配工刘文勤主动请缨,他对张贵田说:“如果我牺牲了,请组织照看我的老婆、孩子!”
刘文勤进入舱体后,虽然穿着防毒服,依然遭到残存氧化剂毒气的侵袭。他很快感到头晕、胸闷、呼吸道疼痒,大汗淋漓。他咬紧牙关坚持,小心翼翼地把发动机的燃气副系统断流活门、连接导管及零组件一件一件地卸下来……他两次进舱工作了3个多小时。每次挣扎着爬出来时,防护服的靴子都能哗哗倒出汗水。
时任航空航天部部长林宗棠握着刘文勤的手说,“我们代表部党组对你表示感谢!”极度疲乏、脸色苍白的刘文勤说,“这是我应该做的!”
澳星首发失利,“长二捆”火箭没有起飞,人们怀疑发动机出了故障。3 月26日,火箭程序配电器被拆下来,发现第4簧片已烧化,第5簧片已烧黑。最终查明原因是负责点火控制的程序配电器有铝质多余物。火箭发动机没有问题。
1990年5月,067基地组成了以张贵田和胡鸿福为正副队长的试验队,到西昌卫星发射中心执行“长二捆”首飞试验任务。
再次发射定在1992年8月。1992 年6月12日,067基地提前6天完成了8台发动机的生产任务。1992年8 月14日,当成功的喜讯传到秦岭深处的067基地,“成功了!太棒了!”沸腾的山谷中,设计员、工艺员、管理人员和工人,奔走相告,吹呼雀跃,尽情地享受着胜利的喜悦。顿时鞭炮阵阵,震耳欲聋……
(作者单位为航天科技集团六院)