2023年固体发动机助推东方红卫星翱翔太空范文.docx

天道酬勤 固体发动机助推东方红卫星翱翔太空 杨南生 今年4月24日，是我国第一颗人造地球卫星——东方红一号成功发射40周年纪念日，我院研制生产的长征一号运载火箭第三级固体发动机为卫星的成功发射起到了至关重要的作用。时光飞逝，但当年研制、攻关的情景仍历历在目。我作为当时的技术指挥者，在这特殊纪念日到来的时刻，对当年研制、交付和发射时的情景作些回忆，以飨读者。 固体发动机的“头生子〞 中国航天科技集团公司四院在建院初期经过多年的艰苦探索，研究成功一种聚硫橡胶复合推进剂配方，进行试验型固体发动机研制。这种发动机直径只有大约300毫米，研制它的目的不在于实际使用，而希冀经历一个发动机研制全过程，积累研制经验，探讨研制规律，总结研制程序，掌握研制技术。1 965年7月到8月，通过了6发飞行试验考核，胜利结束了该发动机的研制。 直径300发动机是四院的“头生子〞，也是我国的第一个复合推进剂固体发动机，它标志着我国已经初步掌握了研制现代固体发动机的根本技术，具备了进一步开展的根底。在300发动机研制成功之后，四院开展了直径770毫米发动机研制，竭力想把这个发动机用于实际使用。1 966年1月27日，航天部的前身七机部决定：发射东方红一号卫星的火箭长征一号第三级发动机由航天四院进行研制。于是从1 966年开始展开了我国第一种可用于实际的固体发动机研制。 “干打垒〞里搞设计 这个时候四院刚从四川泸州搬迁到还在建设中的内蒙基地。当时这基地只是一片黄沙中点缀着几处空壳厂房，再加几栋单身宿舍楼和一个用芦席搭建的食堂。至于生产条件，那么只有一条拼凑起来的临时装药生产线。内蒙基地的生活条件更是艰苦到不堪而言的地步，那几栋单身宿舍楼成了睡觉吃饭、学习办公、设计画图的“综合楼〞；有家室的人员那么分散借住在基地周围一、二十里范围的农户家里，这住房却是土坯垒砌的“干打垒〞；一日三餐几乎天天是窝窝头就土豆或圆白菜；再加上塞外的气候，地冻天寒、飞沙走石，真够人受的。但是这一切困难没有吓倒任何人，整个队伍满腔热情、乐观愉快地投入生活和工作。 发动机直径从300毫米一下子跨到770毫米，无疑是巨大而艰难的一步；总体部门提出的总冲和质量比等技术指标，对于新生的固体发动机来说，无疑也是够严峻的；加之工作环境是高空，按要求旋转；而且要求1968年就得交付。 我们首先确立了：实事求是，立足现实，力求先进而不盲目追求先进的设计指导思想。据此确定了选择技术和材料的原那么，对于再努力一下即可拿到手的技术和材料，力争使用；对于虽然已有进展但离成熟还较远的技术和材料，不盲目使用。 “革命风暴〞中忙攻关 设计出图后立即投人试制。此时是1 967年，全国正漫卷“史无前例〞的“一月风暴〞，正常的工作环境受到影响，致使本来就够困难的试制工作更加举步维艰，既要克服条件差带来的困难，求解技术难题；又要排除动乱的干扰，扫除人为障碍。在111厂和211厂协作的发动机壳体试制，因为所用钢的硬度大、焊接性差，遇到了很大的困难。四院派往协作厂的小分队与协作厂的工人和技术人员，付出了很大的心血，才攻克了这个难题。在攻关的过程中，他们是要冒着动乱造成的生命危险的。111厂一位老工人就是在去上班攻关的路上被派仗的子弹击伤了腿。在工作秩序受到干扰的情况下，为了维持试制，我和机关的有关人员就搬到生产区域去，吃在那里，住在那里；汽车没有人开了，我们就骑上自行车在各厂所站之间奔波；工作场所里常常空无一人，部“革命〞去了，但是像装药生产这样的事情，一旦开始了就不能断续，必须有人在岗位上坚持，遇到这种情况，我和机关管理的同志就挨门挨户去发动人们上岗工作。试制工作就是这样磕磕绊绊向前推进着，但是始终没有停滞，这是值得庆幸的。 与试制同时进行的试车条件准备，如高空模拟和旋转试车设施的建设，提高测试精度的研究等，也是在这样的局面下艰难地进行着，同样是一步前进一番辛苦。 在此期间解决的一个带根本性的技术难题是装药裂纹问题。我们指导药柱设计人员引入了粘弹性理论，分析装药产生裂纹的内在原因，逐渐解开了这个谜，认识到复合推进剂在慢速变形下的延伸率低于某个数值时，便适应不了装药固化降温过程中所产生的热应力，就会导致装药产生裂纹。基于这一认识，遂对复合推进剂增加了高温慢速拉伸下的延伸率这样一项指标，要求它必须到达发动机所要求的水平，从而保证发动机装药不会产生裂纹。实践证明，这样做确实从根本上彻底解决了装药裂纹问题。 第一次试车“倒栽葱〞 真是困难压不倒英雄汉。第一台GF-02厚壁发动机终于在1 967年底研制出来了，根本上符合质量要求，只是有些局部脱粘现象。在管理人员、技术人员和工人师傅“三结合〞攻关的努力下，摸索出一套修补脱粘的灌浆方法，问题就解决了。这时候卧式旋转试车设施还未建成，便用简易的立式旋转试车台于1 968年1月26日进行了旋转试车。当时发动机尾部朝天竖立在立式试车台上，它的壳体周围捆绑着十个小火箭，用以带动发动机旋转；在点火指令发出后，一条荣耀夺目的“火龙〞冲天而上，吼声如雷，震耳欲聋，使在场的人们振奋得欢呼雀跃；然而过了30秒，试车台底部冒出一股白烟，接着发动机带着一身烈火飞离了试车台，旋而轰的一声一头栽在地上，在试车台周围窜动，足足持续了一分多钟才安定下来。当那个燃烧着的发动机像一条真的火龙在身边不远处乱窜时，真是危险极了，万幸的是有惊无险，没有伤着一个人。 试车失败了。大家积极、认真地进行分析，结果找出原因是因为旋转致使发动机头部沉积了过量的来自燃烧产生的三氧化二铝颗粒，导致头部壳体过热而烧穿，燃气遂从这穿孔处喷射出来，便把发动机推离了试车台。随后针对这个原因决定对壳体绝热层的设计进行改良。 改良之后试制了两台发动机，分别在1 968年7月和11月，用抢修起来的立式试车台进行了试车。7月的试车，发动机全程工作正常，时间达41.8秒，唯一遗憾的是因试车台线路故障使发动机未能旋转。11月的试车获得圆满成功。但结果分析说明，三氧化二铝的沉积量仍然有些偏高，隐藏着一定危险性，还需要进一步改良。为了改良，推进剂研究人员突击做了实验，据此决定对推进剂配方加以调整，在确保稳定燃烧的前提下，适当降低铝粉含量；同时与总体部门做了协调，把发动机旋转速度减小。此后的屡次试车结果证明，这样的改良可使三氧化二铝的沉积量降低到合理程度。另外，1968年，在当时的八院协助下，并使用探空火箭发射到高空，完全验证了点火系统的高空工作可靠性。 三年拿出“真家伙〞 1 969年开始发动机正样研制。这虽然与总体部门把方案调整为1 969年进行合练试验的时间表是适应的，但时间仍然是十分紧迫的；而且1 969年是动乱最厉害的年月，所以这一年是我们最紧张、最艰难的一年。我们的研制队伍迎着困难，排除干扰，在这一年里试验了1 5台发动机，包括在卧式旋转架上和高空舱内的热试车，当年9月如期给总体部部门提供了三台发动机，参加了在北京进行的全箭联合试车，结果说明发动机全部合格，可以完全满足总体要求。 1 970年初，我们又进行了一台高空模拟条件下的旋转试车，依然获得圆满成功。此后即开始了交付状态发动机的生产，完成之后便结束了该发动的研制工作。在整个研制过程中，一共进行了1 9台试车，其中有5台是高空模拟试车，特别是最后5台是连续成功的。作为从直径300毫米的试验型小发动机一步跨越到直径770毫米较大型实用发动机，能到达这样高的成果，使四院研制人员受到极大的鼓舞，大大提高了人们进一步推动固体发动机开展的信心。 东方红卫星发射在即，1 970年4月10日晚，我与钱学森、李福泽、杨国宇、任新民、戚发韧等同志一道从发射基地赶到北京，向周总理等领导同志汇报关于卫星、火箭发射前的测试与准备情况。此后，中央批准卫星发射。 1 970年4月24日，那个让中国人自豪和振奋的日子。那一天，我率四院试验队在20基地参加了卫星发射，圆满完成了发射准备工作。当长征一号火箭轰鸣着升上天，在一定的高度上，四院提交的发动机最后有力的一推，使东方红一号卫星按照方案设计，进入轨道，环绕地球飞起来，一曲东方红乐曲响彻宇宙，播撒人间，庄严地向世界宣告中国的太空时代揭幕了!此时万众翘首，欢呼雀跃。我站在寒风飞舞的沙漠中，凝目长空，心潮澎湃，从研制启动到发射成功，仅仅只有3年时间，这样快的研制速度，在世界航天史上，不能不说是个奇迹!我们要为祖国做出更多、更大奉献，创造更多奇迹的誓言，油然荡漾在心海中。