张梅 郭莉
2016年6月25日,我国新一代中型运载火箭长征七号在海南卫星发射中心成功首飞。长征七号运载火箭首次发射圆满成功,标志着我国载人航天工程空间实验室任务顺利开启。
在此次“首飞”任务中,由西安航天动力试验技术研究所(中國航天科技集团第六研究院165所)研制试验的液氧煤油高压补燃发动机作为“新动力”,表现完美,推举长征七号火箭顺利飞天。
“新动力”的成功,源于陕西科技的实力与担当。
直面挑战。攻坚克难
发展航天,动力先行。我国长征系列运载火箭虽已取得举世瞩目的成绩,但现有的航天液体动力已经不能满足未来航天技术发展的需求。为了大力提升我国空间技术水平,就必须解决大推力运载工具的问题。因此,研制新一代绿色环保、高可靠液体火箭发动机就显得格外迫切。
作为我国液体火箭发动机权威的研究试验单位,165所面向国家战略,紧追国际前沿,早在上世纪九十年代就加入研制新一代液氧煤油高压补燃火箭发动机的行列。
发动机试验是发动机研制三大环节之一,在发动机研制过程中发挥着非常关键的作用。科研人员通过对发动机各种工况、各种状态的性能、可靠性地面和高空模拟试验,得到全面精准的发动机工作参数,为发动机研制“一锤定音”.并为定型发动机能否交付并参与总装发射,发放合格通行证。发动机试验也被称为发动机研制的“显示终端”。
上世纪九十年代末,165所开始在改造完成的试验台上进行液氧煤油高压补燃发动机关键零部件联试和半系统试验。研制试验初期,失败与挫折如影相随。其中,发动机的整机启动试验,让研发团队久攻不克。为了找到启动问题的症结,攻关团队千方百计收集资料,利用数字反复模拟启动失败和爆炸的过程,才找到了启动问题的根源,并经过多次调整、实验,最终选定了最理想的启动方案和程序。
液氧煤油高压补燃发动机启动难关的攻克,为后续发动机研制的顺利进行奠定了坚实基础。
享受难题。迈向成功
发动机被称为火箭的心脏,也是大推力火箭研制的最大瓶颈。其中,作为发动机研制基本保障条件和基础设施的发动机试验台建设,更成为关键中的关键。随着液氧煤油发动机研制进程的推进,加快建设液氧煤油发动机新型试验台建设成为一项迫在眉睫的任务。
在建设试验台初期,突然发生的地质病害为建设带来了重重压力。在经过包括三位地质专业的科学院、工程院院士在内的各方面专家的评审后,165所建设者们昼夜奋战,克服重重困难治理地质病害,为试验台建设铺平了道路。
如果说试验区的土建工程是整个试验区载体的话,那么系统设计则是试验区的内核。能否把液氧煤油发动机试验区建成具有国际先进水平的试验区,系统设计至关重要。从新试验台建设项目启动那天起,165所就组建了老中青三结合的专家课题组,向攻克试验台系统设计的重重难关发起了冲击。
摆在设计人员面前的困难是可想而知的。数十个大系统,数百个分系统,数千张图纸的设计画图,数万台次的仪器设备的选型,都需要设计师系统来组织、参与或把关。然而这一切,对165所的科研人员来说,却几乎成了一种“享受”。他们废寝忘食,勇克难关,仅用了一年半时间就建成一座亚洲第一的试验台。在国际航天界,建设一座500吨推力的发动机试验台至少需要两年。
2005年1月5目,液氧煤油高压补燃发动机试验区新型发动机试车台考台试验获得成功。经过之后百余次正式试验的验证,这座亚洲第一试验台的总体设计、试验能力等指标均达到了国际先进水平,为我国新一代大推力运载火箭液氧煤油高压补燃发动机的研制作出了突出贡献。
创新不竭,揽梦九天
在攀登科学的高峰中,唯有创新才能不断前行。在发动机研制试验中,165所的科研人员踏上创新之路。不断取得一项项新的突破。
近年来,随着长征六号、长征七号运载火箭的首飞交付,两种型号的液氧煤油高压补燃发动机工艺检定试验任务异常艰巨。每一台发动机交付总体之前,165所对其都要进行工艺检定试验,检验并确保发动机的工作可靠,为发动机最终参加飞行,颁发“飞天通行证”。
为此,165所研制试验团队针对工艺试验的特点,开展了试验流程优化及关键过程控制,试验过程质量控制的覆盖性、有效性进一步增强,整体提升了液氧煤油发动机工艺检定试车的管理水平,保障了工艺检定试车的圆满完成,为交付的发动机提供了数字写实体检报告。
作为我国新建设的第四个大型卫星发射场——海南文昌航天发射场在本次长征七号火箭发射中扮演了重要角色。165所承担了海南文昌航天发射场氮气供配气系统、煤油加注系统、真空低温阀门、污水处理站等项目,建设者们凭着严细慎实、精益求精的工作作风,攻克了一道道难关,啃下了一块块硬骨头。长征七号一飞冲天的壮举,完美展示了165所研制建设的地面设施、设备的先进性和安全可靠性。
对165所而言,长征七号首飞成功不仅是对他们实力与担当的检阅。更是实现“航天梦”的一个新起点。正如165所党委书记兼所长、火箭发动机专家罗维民所言:165所将继续团结协作、攻坚克难,为实现中华民族一个又一个飞天之梦,谱写新的篇章,创造新的辉煌。