神箭:我要飞得更好

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  9月25日,长征二号F火箭在酒泉卫星发射中心壮美升空,完成了准确入轨的任务目标,创下七战七捷的佳绩。“长二F”这一飞,实现了火箭发射试验队出征时的庄严承诺:“我要飞得更好。”
  长二F火箭的七战七捷,是一次新的辉煌,更是新征程的开始。成功时刻,欢呼、拥抱、握手、击掌的真实画面不断在发射现场闪现。短暂的激动过后,总指挥刘宇和总设计师荆木春很快平静了下来,他们又将带领队伍迎接新的更大挑战。
  
  一次成功不代表次次成功
  
  


  从“神舟六号”开始执掌“长二F”总指挥帅印的刘宇对媒体一向保持“低调”。他更愿意把谈论火箭的时间放到发射成功之后,因为那时他内心的巨大压力才真正得到了释放,而此前他的心则一直绷得紧紧的。尽管也是久经沙场,但已逾不惑之年的刘宇却告诉记者:现在知道“怕”了。
  “神七”任务的目标可以概括为“准确入轨,正常运行,出舱活动圆满,安全健康返回”。其中,“长二F”的首要目标“准确入轨”是整个飞行任务的基础和保障。这在无形之中,给火箭系统施加了很大压力。
  在研制过程中,设计人员们始终树立以人为本的理念,视航天员为家人,努力为他们提供最可靠、最安全的产品。火箭进场后,为了真正做到“三杜绝、一出色”,即个人杜绝差错、系统杜绝缺陷、队伍杜绝问题,出色完成“神七”发射任务,火箭发射试验队可谓是全力以赴。
  他们组织开展了《试验场管理手册》的学习,对照岗位责任表格,熟悉本岗应知应会。在实际操作中,队员们还借鉴了其他型号的成功经验,对火箭产品状态实施110个多媒体记录项目,清理了易插错插头72个。同时,还进行了操作安全性分析及对策检查、故障检测系统软件复查等多项工作。
  经过技术区的5次火箭总检查和4次“人船箭地”联合测试,产品性能稳定,系统匹配协调。在火箭转入发射区的评审会上,到场的专家们都禁不住地称赞:“这枚火箭进场后没有发现一个问题,质量是七枚火箭中最好的。”
  一次成功不代表次次成功,次次成功不代表技术成熟。为此,“两总”带领研制队伍在提高产品可靠性、技术状态更改、质量控制等方面做了大量工作。长二F火箭可靠性设计指标比其他长征火箭指标要求高,总体设计指标是0.97。通俗讲,就是火箭发射100次,只允许出现3次故障。到“神七”发射前,经过专家们的重新评定,“长二F”的可靠性设计指标已经从0.97提高到0.98。虽然只是0.01的变化,却凝聚了“两总”系统巨大的心血。
  


  “两总”一直认为,火箭可靠性的提高是靠研制人员平时的精心操作和认真工作实现的。从“神一”到“神七”,火箭进行了各种大型地面试验和验证工作,从结构系统、动力系统、电源系统到故障检测系统、逃逸系统,可靠性不断得到提高。从“神六”到“神七”的三年中,火箭各系统又做了大量细致的工作,进行了适应性改进或可靠性改进。在火箭加电累积时间上,也比过去增加了20多小时,增幅达40%,所有产品指标符合加严指标要求。
  火箭和飞船两个系统在先进管理经验上的互相借鉴、互相促进。刘宇说,在这枚火箭研制过程中,火箭系统开始实行“单机质量与可靠性数据包”管理,对箭上所有产品生产过程的质量情况都留有记录,做到心中有数。这个做法就是到飞船系统上门取经得来的。
  谈到研制队伍时,刘宇说,他们这支队伍可能表现得不够谦虚,但从工作的认真程度和实际效果来说,可以说没有任何折扣。“长二F”火箭七战七捷的成功经验之一,就是集中了各路人才的智慧。如今,队伍人员经过一次次的更换,已经比较年轻。据介绍,这支队伍中,最年轻的分系统技术指挥年龄还不到30岁,而队员们的平均年龄也就是38岁左右,女性约占四分之一。
  搞运载火箭的压力,别人可能难以体会,“两总”认为,压力的分解主要靠大家出色的表现,但工作要想干得好,一定要有平和的心态。刘宇也常常告诫队员,火箭像个宝贝,要小心呵护。只有这样,等到点火那一刻,才能做到真正放松。
  曾经有人问刘宇:“这三年,你们都忙活啥了?”他平静地回答:“造了一枚火箭”。对方说:“那一定是精品”。刘宇笑而不答。“长二F”发射“神七”的成功,解释了刘宇的笑容。
  
  两大更改使火箭更加可靠舒适
  
  长二F火箭总设计师荆木春个子不高,却有双会说话的眼睛,不时地传递出镇定与睿智的将帅气息。他为人十分谦和,是载人航天战线上的一名“老兵”,经历了“长二F”火箭的七战七捷。
  神舟七号飞船发射前,为了确保万无一失,火箭“两总”对“长二F”在前6次发射中出现的异常现象一一进行了梳理复查,并更改了36项技术状态。“这其中,相当一部分的更改项属于产品的升级换代,最重要的更改项当属‘8赫兹现象’和‘415秒现象’,都是为了使火箭变得更加舒适可靠。”荆木春向记者如此强调。
  “8赫兹现象”是近年来提及比较多的问题。2003年10月,航天员杨利伟乘坐“神五”升空时,曾在一个短暂的时间内感到非常不适。“这主要是因为火箭在上升阶段助推器分离前,会出现短暂的共振现象。这是由动力输送系统导致的比较典型的纵向耦合振动。由于8赫兹的频率与人体的频率比较接近,会令人感觉到不舒服。”荆木舂解释说。
  为此,在发射“神六”时,“长二F”研制人员对火箭进行了改进。飞船升空后,因为预先知道了“8赫兹现象”,航天员费俊龙和聂海胜特别留心。很快,大家就通过视频看到费聂二人翘起了大拇指,知道他们并无不适之感。但是,研究人员通过对遥测数据的分析,发现火箭从起飞126秒开始还是出现了逐渐增大的纵向单频振动,频率约为8赫兹。
  “这是火箭起飞过程中一个固有的频率,不可能消失,但我们可以通过变能量蓄压器对之加以抑制,既要避免纵向耦合,也要避免横向耦合。”荆木春告诉记者,理论分析和试验工作都已经做了,就等飞行试验来检验实际效果。
  研究人员还注意到,发射“神六”时,火箭飞行至415秒附近时出现异常现象:二级尾舱热环境参数出现较大幅度跳变或趋势转折,姿控系统、箭体轴向加速度以及动力系统等部分参数也出现了一定变化。
  仔细分析后,“两总”得出了正常飞行不会产生这种异常现象的结论。但是,为了确保万无一失,他们还是决定进行改进。经过真空喷流试验,确认该现象是由增压管路故障造成的。于是,“两总”系统组织设计了二级增压管路铝改钢的技术方案,进一步提高了火箭的可靠性。
  “不是简单地把铝管换成钢管,而要重新设计。最后,我们在管路中增加了补偿器和金属软管等措施,又做了上百次的试验。”荆木春介绍说。
  发射“神七”的“长二F”还有一个特殊之处,就是单枚定制,而非先前的组批生产。在解释这一问题时,荆木春说:“这实际上也是无奈之举。根据载人航天工程三步走的战略,此枚火箭应该采用新的改进型火箭。然而,由于任务批复得比较晚,研制新的改进型火箭已经来不及,只能采用先前的状态,而2000年生产的六枚火箭,已经全部用于载人飞船发射,所以得再造一枚。”
  下一步,由于要实现空间交会对接技术,长二F火箭将被长二F改进型火箭代替,火箭外形基本相同,但内部将发生重大变化。在整流罩的设计中,采用了冯卡门曲线的流线型,因而十分漂亮。这种工艺方法在国内也将是首次使用。同时,把助推器的椭圆底改成了锥形底,增加了容积量,提高了火箭的运载能力。火箭“两总”对长二F改进型火箭的描述,让人无限憧憬。
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