王者歸來!航天科技集團六院為長五遙三火箭打造最強中國芯

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時值歲末,億萬雙眼睛聚焦海南文昌。

時針指向了2019年12月27日8時45分,中國航天迎來又一個歷史性時刻。

長征五號遙三火箭,承載中華民族的航天強國夢想,重新踏上太空征程。

長征五號遙三火箭飛行任務是遙二火箭飛行失利後的首次發射,直接關係到載人航天工程、探月工程和深空探測等多項國家重大專項任務的實施,關係到中國航天的未來,必須確保圓滿成功,必須確保萬無一失。

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長五遙三,這枚舉世關注的中國大火箭,經過兩年半時間的浴火重生,迎來了鳳凰涅槃之旅,王者歸來之旅。

為了長五遙三這一次的浴火迴歸,中國航天科技集團有限公司第六研究院,這支中國航天液體動力的“國家隊”,披堅執銳、愈挫愈勇,挑戰自我,攻堅克難,譜寫了一段可歌可泣的新時代航天傳奇。

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揪出“魔鬼” 氫氧發動機涅槃重生

發展航天,動力先行。

在航天六院研製液體火箭發動機和空間推進系統的征程中,創造了一系列引國人自豪、令民族驕傲的航天成就,六院人研製的上百種液體動力產品推動了兩彈一星、載人航天、探月工程、北斗導航等為代表的中國重大科技專項的順利實施,完成了320多次長征系列運載火箭發射,創造了無數個航天液體動力研製的中國第一,世界為之矚目,國人為之驕傲。

然而,航天液體動力的研製歷程中,從來都不是一帆風順的。成功的背後,充滿著曲折與坎坷。

2017年7月2日,長征五號遙二火箭發射失利,把擁有“金牌動力美譽”的液體動力事業推向了風口浪尖。芯一級大推力氫氧火箭發動機出現的故障,使六院火箭發動機研製隊伍承受了異常巨大的壓力與考驗。

社會各界在關注,各級領導在關注,全國人民在關注。

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“必須集全院之力,凝聚共識,振奮精神,風雨同舟,奮力拼搏,堅決打贏長五遙三發射的攻堅戰!”

六院院長劉志讓向全院型號戰線發出院長責任令,各單位一把手親自抓計劃,將長征五號各項工作計劃明確到研究室、車間、班組,責任落實到人,要明確重要計劃節點及獎懲制度並嚴格落實。各單位要建立調度會機制,幫助一線協調解決實際困難,把時間留給一線人員,確保各項計劃按期完成。

要打贏長五遙三發射這場攻堅戰,必須要讓長五火箭所有的四型動力性能卓越、穩定可靠。而出現故障的火箭芯一箭大推力氫氧發動機,更是首當其衝。

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氫氧發動機研製團隊心裡清楚,長五遙三能否成功,事關中國航天的未來,事關航天強國建設的未來,必須想盡一切辦法戰勝一個個艱難險阻,攻克一個個難關,排除掉所有的故障,解決掉所有的隱患,實現長五芯一級氫氧發動機王者歸來。使芯一級氫氧火箭發動機的質量可靠性,讓型號總體放心、中國航天放心、全國人民放心。

而要排除故障,消除隱患,又是何等艱難。這些故障隱患,猶如隱藏在發動機身上的“魔鬼”,更是這場攻堅戰中必須要消滅的“敵人”。

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為了揪出“魔鬼”,消滅“敵人”,研製團隊這兩年多承受的煎熬、困苦、曲折、質疑,前所未有。所經歷的磨礪、拼搏、奮鬥、攻關,也是研製歷史中罕見的。特別是那些隱藏很深的“魔鬼”,戰鬥之緊張之複雜,更是前所未有。“魔鬼”時不時突然冒出來,矇蔽研製團隊的視線,甚至把他們逼進了伸手不見五指的無邊深淵。但研製團隊並沒有被黑暗所嚇倒,更沒有被擊垮。

兩年多來,研製團隊從疑難困惑中理出頭緒,重新再戰;在挫敗與曲折中抬起頭來,樹立信心;從各方關注與支持中集思廣益,汲取力量,分析排除故障樹上可能存在的隱患,然後一個個逐一殲滅。

據不完全統計,僅2019年二三季度,北京11所氫氧發動機研製團隊累計加班就達到23000小時。終於揪出了隱藏在發動機身上的“魔鬼”,消滅了負隅頑抗的“敵人”,排除了隱患,消除了故障,向總體交付了合格的發動機產品。

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深化“三再” 液體動力中國芯更加強壯

實現長征五號遙三火箭完美髮射,不僅僅是氫氧發動機研製團隊的奮鬥目標,同樣也是六院發動機型號研製戰線共同的崇高責任。

因為,在長五遙三火箭上,共有30臺來自航天六院的四型發動機,分別是8臺120噸級液氧煤油發動機、2臺50噸級氫氧發動機、2臺9噸級膨脹循環發動機,18臺作為輔助動力的姿控發動機。每一臺產品都必須做到萬無一失,穩妥可靠;每一臺產品都必須絕對放心。

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兩年多來,六院型號戰線重新梳理長征五號遙一研製至今組織開展的質量複查、複核復算和“三再”工作,深入開展設計特性查漏補缺和產品數據成功包絡線分析,嚴抓各級審籤把關,嚴格技術狀態管控,提高設計可靠性,保證工藝穩定性和產品質量一致性。

作為長五遙三一級火箭助推器的8臺120噸級液氧煤油發動機,承擔著火箭起飛90%的總推力,它的產品質量與可靠性,對於確保長五遙三發射至關重要。

到目前為止,雖然液氧煤油發動機參與的所有飛行發射任務都沒有發生任何問題和故障,但由六院11所、7103廠、165所組成的液氧煤油發動機團隊,深知,一次成功,並不等於次次成功;過去成功,並不等於以後的成功;次次成功,並不等於產品成熟。

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在院領導和職能機關的統籌安排下,研製團隊深入開展以“再分析、再設計、再驗證”為主要內容的“三再”工作,給液氧煤油發動機再加一把“放心鎖”“安全門”。

圍繞鑄件、角焊縫、動強度等方面,研製團隊從設計的正確性、工藝的合理性、試驗的充分性及產品實物質量控制方面,條分縷析,逐一複查複審產品質量的落實情況,全面梳理影響成敗、功能的故障模式所涉及的設計特性,對單點失效產品設計特性設置的全面性,逐一審視,最大程度地降低風險。

在對設計輸入完整性、正確性、產品使用剖面、設計裕度、測試覆蓋性、試驗充分性、環境適應性再確認的基礎上,研製團隊舉一反三,開展“雙想”活動和“回頭看”,從而使液氧煤油發動機的可靠性不斷提升,為長五遙三發射提供穩定可靠的動力保證。

作為長征五號火箭四型動力之一的輔助動力系統,用於火箭芯二級滑行段過程中推進劑沉底管理、箭體姿態控制和末速修正等功能。

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從塊頭與重量來說,輔助動力系統中的18臺姿控發動機,雖然無法與作為主動力的液氧煤油發動機、氫氧發動機相提並論,但它的作用卻十分了得。

它既要為芯二級膨脹循環氫氧發動機可靠啟動提供保障,又要為火箭俯仰、偏航和滾轉提供動力,還要為衛星入軌提供合適的速度。

六院801所輔助動力系統研製團隊自我加壓,從產品任務剖面、設計裕度、產品測試覆蓋性等六個方面入手,眼睛向內,深刻剖析,查擺問題,先後完成“三再”複查項目29項,發現薄弱環節或可進一步改進內容29項,並點對點逐一採取改進措施,提升了推進劑加註設備可靠性,補充了部分單機極端條件下的環境適應性試驗,對組件的適應能力進行了摸底,確保了產品質量。

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實施“五大工程” 中國航天飛得更高更遠

發動機的推力有多大,航天的舞臺就有多寬廣。

“作為液體動力國家隊,我們深知,確保長五遙三發射,僅僅是六院人推動液體動力支撐航天強國建設的一小步,我們還將瞄準更高的奮鬥目標。”六院院長劉志讓說。

對標航天科技集團提出的“高質量保證成功、高效率完成任務、高效益推動航天強國和國防建設”的目標要求,六院提出“到2040年分兩個階段、三步走,實現建設世界一流宇航動力公司、全面支撐航天強國建設”的戰略安排。

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為了實現第一步“改革轉型強基礎”的階段目標,六院推出了實現液體動力研製能力和質量可靠性全面提升的“五大工程”。

其中,“發動機產品薄弱環節治理與可靠性提升工程”,堅持問題導向,充分認證研究,從現役液體星箭發動機薄弱環節治理、質量與技術基礎研究兩個方面,實施靶向發力,用三年時間,完成兩大類百餘項項目改進,全面提升產品可靠性水平。

而“應用基礎夯實工程”,則通過開展液體動力基礎理論和共性基礎技術研究,全面夯實航天液體動力自主創新發展的科學和技術基礎,健全方法手段,完善標準體系,築牢數據基礎,構建液體火箭發動機研製的新體系。

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“五大工程”的全面實施,將使得航天六院研製的完全擁有自主知識產權的上百種發動機,實現質量可靠性的全面提升。

“以此為契機,六院將建成設計優、生產強、試驗全、質量穩、管理效率高、經濟效益好的液體動力科研生產新體系,為人類和平利用太空提供性能更加卓越的飛天動力,讓中國航天飛得更高更遠。”六院黨委書記周利民自信地憧憬著未來。


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