“胖五”发射失败内幕公开 中国航天走出至暗时

 888皇冠手机版     |      2019-12-30 18:43
在我国航天60多年的翻开史上,从未有这样一枚火箭让人如此注重、如此挂心。
 
有人说,它的成功,至少联络我国航天未来20年的翻开。
 
它便是我国现在运载才干最大的火箭——长征五号运载火箭。
 
从2017年7月2日长五遥二失利,到2019年12月27日长五遥三任务发射成功,908个日夜,关于长五研发团队这支钢铁之师而言,终究经历了什么?
 
2018年4月16日,国家国防科工局发布音讯称,长征五号遥二火箭飞翔失利缺陷原因根柢查明,缺陷出自火箭的液氢液氧(YF-77)主张机,长征五号工程研发团队正在全面落实缺陷改善办法。
 
主张机是火箭的心脏,涡轮泵则是主张机的心脏。它通过高速翻滚给来自贮箱的液氢和液氧增压,继而供应到推力室,使之混合焚烧,发作巨大推力托起火箭飞翔。涡轮泵,正是长五遥二火箭归零的“要害”。
 
涡轮泵,长征五号运载火箭芯一级YF-77液氢液氧主张机上仅有高速旋转的设备。很快,在最高900开尔文温度(626.85摄氏度)的热环境和极点凌乱的力学环境下,它会以每分钟近2万转(约每秒333转)的速度翻滚。
 
在此之前,3台YF-77主张机总共进行了15次试车,均顺畅通过查核。这次它将在地上接受工况环境最为恶劣的一次“加试”,迎来500秒的长程试车。主张机研发方——北京11所的研发人员也在高负荷工作。昼夜不分甚至让人精神面貌呈现“异常”征兆的加班状况,现已持续了一年多,咱们期望这500秒是黎明前终究的漆黑。
 
试车开端没多久,氧涡轮泵的部分结构开裂,“心脏”中止跳动。这是我国现役最大运载火箭长征五号发射失利后,呈现的初度主张机地上试车失利。此时是2018年11月末,北京冬季已至。
 
长征五号火箭副总规划师王维彬曾把YF-77主张机的归零作业视为“在漆黑中探求”。谁也没想到,黑夜会如此漫长。
“胖五”发射失利底细揭穿,我国航天走出至暗时刻
 
YF-77氢氧主张机在进行试车
 
1
 
“心像被撞了一下”
 
2017年7月2日,黑夜以一种急速下坠的办法到来。
 
那天晚上,长征五号火箭副总师王维彬的心境就像坐过山车,车终究栽倒在谷底。巨大的长征五号在塔架上静静矗立,媒体架起了摄像机,老百姓等候在电视机前。主张机焚烧,正常。焚烧170秒后,4个装有液氧火油主张机的助推器完成任务,成功分别;346秒时,主张机提前熄火,问题出在一台芯一级上的YF-77主张机。王维彬感觉浑身麻木,“心像被撞了一下”。
 
正在北京家中的主推进主张机规划部主任郑大勇接到所里的电话,听到的榜首句话便是“主张机转速没有了”。
 
郑大勇赶到单位。位于北京东高地的测控大厅里集结了一群人。他们悉数被电话“召回”,围到一处,盯着屏幕看一级主张机传回的数据,现场鸦雀无声。
 
多年来的阅历与开端分析的成果根柢符合:火箭芯一级主张机问题比较大。但屏幕上的数据只能描绘出问题的大致轮廓,还不足以精准地找到病根。
 
主张机呈现缺陷之后,长征五号火箭现已偏离了轨迹,坠入太平洋。没有残骸,就看不到病症,也就无法用药。与此一起,言论很快通过网络发酵。甚至有网友评论:我国航天进入至暗时刻。
 
其时在北京家中收看发射直播的吴平,和身处海南文昌发射场的王维彬,至今回想起那一晚都还会有些含糊。吴平与王维彬成婚32年,也一起在北京11所作业了30多年,她了解王维彬,发射失利后并没有当即联络他。“我仅有能做的,便是等。”吴平说。
 
“失联”几天后,她等到王维彬发来的榜首条信息——“马上登机”。几个小时后,王维彬落地北京再度“失联”,直至深夜才推开家门。
 
2
 
“要做到缺陷复现,太难了”
 
从那天起,吴平在近两年的时刻里都处于“等候”中。王维彬早上一出门,常常后深夜才回家。晚上12点假如人还没回来,吴平就先睡了。尽管两人同在所里上班,却形同路人。
 
和王维彬一起进入“归零”作息时刻的,有一大批YF-77液氢液氧主张机研发人员,还有火箭抓总研发单位航天科技集团一院的研发人员、火箭主张机抓总研发单位航天科技集团六院的研发人员,以及我国闻名院士专家……
 
长征五号遥二飞翔失利,牵一主张全身,整个航天科技集团甚至国家有关方面都开端痛定思痛,在全面反思中前行,在质量整改中蓄势,准备下一次起飞。
 
在六院,这是一场全员之战。“有必要集全院之力,凝集一致,攻坚克难,排出缺陷,让氢氧主张机满血复生!”院长刘志让向全院类型阵线宣布院长职责令。
 
关于当事人来说,这次难度极大的归零是在“先天不足”中开端的。火箭残骸沉入万丈深海,研发人员把握的数据远远不够。
 
“想了许多办法,尽可能地收集数据,也没能准确定位缺陷,要做到缺陷复现,太难了。”年青的涡轮泵规划师黄克松回想。从各级领导到各行专家,连续登门北京11所,咱们也仅仅把缺陷大略锁定在氧涡轮泵上。
 
液氢液氧主张机的涡轮泵,一头是极低温的泵,另一头是高温的涡轮,这让涡轮泵在主张机作业时的受力状况显得尤为凌乱。它在高速翻滚中,担任动力传输,将热能、动能转化为机械能。研发人员一开端是从工艺层面对涡轮泵进行“加固”,黄克松阐明:“主要是一些部分改善。”
 
归零发展缓慢,许多人的关怀问询不时传来,研发人员常常只能报以缄默沉静。家里的耄耋白叟曾有一个多月没见到王维彬。十分困难,王维彬有空回来吃饭,白叟惊讶道,“你现在怎样身体跟我一样差了?”
 
3
 
“他们这些人,为长五耗尽了汗水”
 
在归零作业最紧张的时分,胡鹏的妻子商蕾也堕入了溃散。那次胡鹏去了海南文昌,老父母没在家,单位翻开保密检查,装修师傅还让商蕾上门看涂料。孩子晚上等不来妈妈,一连打了20多个电话。焦头烂额的商蕾回家后,对儿子发了一通火。
 
胡鹏在类型处作业,俩人在单位见不着面,在家里也说不上几句话。常常是胡鹏接到一个电话,然后一口气拨出几个电话。“接电话是有任务来了,拨出电话是当即执行”,商蕾说有时分想跟丈夫聊聊天,但他现已披上衣服准备出门了。
 
王维彬的血压开端升高,严重的痛风让他的双腿失去了生机,一度只能一瘸一拐地挪向会议室。有时分赶上出差,他坐早上6点的航班脱离北京,当天深夜又搭乘红眼航班回来,吃点安眠药,第二天呈现在主张机试验现场。
 
“胖五”发射失利底细揭穿,我国航天走出至暗时刻
 
吴平憋不住了。
 
——“作业上的事我不过问,就期望你能多睡会儿。”
 
——“我也期望有随同。”
 
——“你怎样病没好又跑走了,连自己都管欠好!”
 
吴平口气逐步加重,面前这个在伙伴眼中温文尔雅的安徽男人也开端气愤。
 
——“你不明白,你仍是不能了解我。”
 
——“你就不能对我耐性一点?”
 
平常说话都客客气气的两口子,争持了起来,搅动了平静的日子。
 
偶尔在家里落脚时,王维彬也是缄默沉静不语,专注考虑归零作业。长五遥二飞翔失利是YF-77主张机研发人员心里的伤口,咱们变得比过去灵敏,特别不期望伤口被触碰,家人也不破例。
 
他们甚至整个六院的人心里清楚,这也是关乎我国航天未来的背水一战,要让各方定心,就有必要“干掉”悉数危险。
 
“其实我就期望他能安稳睡上一觉。”归零期间,吴平尽量不打扰王维彬,只想让他挤出时刻多睡一会儿。她最大的愿望是盼着退休后两人能手牵手过上自己的日子。几十年来,两人还没一起度假出去玩过。归零开端后,家庭聚会和朋友聚会里也都少了王维彬的身影。
 
吴平说:“他们这些人,为长五耗尽了汗水。”
 
4
 
“莫非是咱们的规划计划先天不足?”
 
长征五号火箭总指挥王珏曾经是航天科技集团六院北京11所的老所长。王维彬大学毕业后来到这家单位,与主张机产品日夜相伴,后来跟着王珏一起参加到长征五号火箭的研发中。
 
从1995年应用于大型运载火箭的液氧火油主张机和液氢液氧主张机正式进入工程预研阶段,到2016年长征五号首飞,我国的榜首枚大火箭研发走过30年风雨,一代人从青春年少熬成了白发丛生。
 
57岁的王维彬说,YF-77是我国初度研发的大推力液氢液氧主张机,瞄准的方针推力是其时在役氢氧主张机的9倍,技术跨度大。这么多年咱们克服了许多困难,有技术上的、人才上的、经费上的、条件上的……事非亲历不知难,这是许多局外人不能了解的。
 
2018年11月地上试车失利后,YF-77主张机研发团队开端了第2次归零,翻开了一系列理论核算、试验验证等作业,一起主张机产品的出产、交给、试验与优化作业并行,悉数有条有理。
 
咱们以为,这次缺陷定位应该是找对了,就在氧涡轮泵的部分结构上。
 
北京11所涡轮泵规划部主任金志磊阐明,主张机主张后,一秒内涡轮泵就可以抵达作业转速,高温高转速下,“从裂缝到断开便是眨眼间的事”,很快,涡轮泵部分结构断掉,主张机熄火。
 
有了这个知道,第2次归零按计划进行。一个周末,王维彬一异常态地对着吴平说:“咱俩去散个步吧,换换脑子。”那是漫长归零开端以来,王维彬向妻子宣布的榜首个邀约。两人绕着小区外的大街走了一圈。
 
第2次归零于2019年4月告一段落。用规划师的话说,涡轮泵这次经历了“大改”,实践便是对其部分结构进行了修改。咱们都充满决心,势在必得,长征五号遥三火箭的发射也被安排在2019年夏天。
 
改善后的主张机进行了一轮试车,共3次,前两次悉数正常,又到了距离成功只需一步之遥的时刻。终究一次试车,氧涡轮泵仍是呈现裂纹,这让王维彬、金志磊等人堕入溃散。
 
4月4日,清明节前一天,晚上10点半,王维彬接到一个电话,陈讲述氧涡轮泵有缺陷征兆。有年青规划师捕捉到了这个“失常”。这好比换了一个更高倍率的放大镜,让原本看不到的危险显形了。
 
研发团队的榜首反应是不敢相信,眼前的期望化为巨大的绝望,决心所剩无几。“莫非是咱们的规划计划先天不足?”挫折让规划师们开端置疑悉数,开端否定自我。
 
5
 
拉长主张机ID上的数字
 
一个产品的研发计划,往往会有好几个,在通过反复证明后,优中选优,然后开端出产。接连的失利,让咱们开端反思——对“何为最优”的知道,会不会发作改动呢?出产条件,力学、热学环境限制,等等,这些都一直在变,其时以为最好的计划,现在是不是会带来一些新的问题呢?是持续沿用之前的计划,仍是换个计划?
 
问号在咱们的大脑里堆积,压榨着他们。金志磊也开端对开端的规划计划——一个他曾引以为傲的计划——生疑,“或许咱们并没有考虑周全”。
 
一般状况下,火箭主张机需求一个硕大的涡轮泵来向焚烧室内压入燃料,其分量一般要占到火箭主张机的一半以上。在满足火箭全体计划的条件下,规划师给涡轮泵进行了最优规划——尽量把涡轮泵规划得又轻又小。
 
问题恰恰出在了这儿。“为了寻求功能,规划得太优,可靠性反而降低了。”金志磊说。
 
相同的YF-77主张机,相同的涡轮泵,为什么长征五号火箭首飞前,主张机试车时长累计3万秒,却没呈现问题?黄克松等规划师的了解是:“这是一个很小概率的工作,但偏偏在遥二身上显露。”在失利后的前两次归零中,规划师延长了试车时刻,加严了环境工况,问题再次显露。
 
本年4月第2次归零铩羽而归时,长征五号箭在弦上,依旧不能发射。研发人员把主张机召回,仔细检测。金志磊标明,认知鸿沟扩展后,规划师抉择用分体结构替换原本的全体结构,进步可靠性。
 
一型火箭主张机,从它出生起,便不断累积试车时刻。这个类型总共出产了多少台主张机,每台主张机通过了多少时长的试车,悉数累计构成一串数字,成为证明主张机功能的ID。就像武士的肩章,一眼望过去,即知军衔大小。
 
“胖五”发射失利底细揭穿,我国航天走出至暗时刻
 
YF-77氢氧主张机在进行试车。
 
我国新一代运载火箭主张机中,液氧火油主张机地上试车时刻累积逾越7万秒。国际上,美国SSME主张机首飞前试车逾越了10万秒。到现在,YF-77主张机30余台,地上试车时刻累计5万秒。
 
在火箭主张机范畴,试车时长并非仅有的硬性查核规范。北京11所规划师给出了一个可靠性模型。这个模型将试车时长、试车次数、技术状况、试车缺陷等多种要素考虑进去,概括核算出一个查核分值。YF-77主张机的查核分值抵达97.5即可首飞。
 
与此一起,专家还以为,未来在推进YF-77主张机的“可靠性增加工程”时,地上长程试车一点点不能打折扣。在彻底铲除氧涡轮泵“病根”后,研发团队也期望把YF-77主张机ID上的数字拉得更长一些。
 
本年7月,YF-77氢氧主张机进行第三次归零后的试车,总共查核了7台主张机。其间,3台为地上研究性主张机,2台用于长征五号遥三火箭发射,还有2台用于下一年长征五号B遥一火箭发射。悉数主张机均顺畅通过查核。9月,长征五号遥二火箭通过归零判定。随后长征五号遥三火箭劈波斩浪1670海里,12月27日箭起海之南。
 
主张机喷管吐出的火焰跳动上升,黑夜被烧开了一个洞,大火箭飞出地球,一群航天人走出了人生中的至暗时刻。