盧天壽在給師生們講解中國新一代運載火箭長征五號的構(gòu)成 通訊員 周晨華 攝
□ 通訊員 周晨華 記者 趙婧
12月13日,中國航天科技集團公司第六研究院舉行慶祝長征系列運載火箭400次發(fā)射“開啟嶄新征程、打造卓越動力、建設(shè)航天強國”主題宣誓簽名活動。航天六院11所發(fā)動機專家盧天壽作為老一輩航天人代表參加活動。
“東方紅一號衛(wèi)星發(fā)射時所用的長征一號液體火箭發(fā)動機是我親自參與研制的,到這次第400次發(fā)射用的長四乙上面級發(fā)動機也是我參與設(shè)計的,我感到特別驕傲和自豪。在我57年的職業(yè)生涯中,親歷和見證了中國液體動力事業(yè)的發(fā)展壯大,見證了中國航天事業(yè)的飛速發(fā)展。”87歲高齡的盧天壽在宣誓活動中深情講述自己與液體動力的不解之緣。
親歷109次的“驅(qū)鬼”之路
1960年3月,正在沈陽實習(xí)的盧天壽被學(xué)校匆匆召回,一輛大卡車從北京航空學(xué)院大門口把他和同學(xué)們拉到了馬神廟(原國防部老五院機關(guān)所在地,現(xiàn)北京市海淀區(qū)阜成路西段),隨后在南苑東高地東營房開始集訓(xùn)。自此,國家“爭氣彈”研制的序幕悄然拉開。從那時候開始,他就參加了“東風三號”發(fā)動機燃燒室的設(shè)計,并參與解決了發(fā)動機推力室“不穩(wěn)定燃燒”這一領(lǐng)域的世界性難題。
時隔三年,分別采取不同燃燒室頭部設(shè)計、不同離心噴嘴排列、不同冷卻方式的燃燒室開始了試驗。“6臺產(chǎn)品,試驗時間最長的沒有超過10秒。看見產(chǎn)品一個個爆炸,燒得焦黑、變形、扭曲、擊穿,整個大腦一片空白。”盧天壽說。
技術(shù)爬坡的日子里,錢學(xué)森在某型號研制的總結(jié)會上,把液體火箭發(fā)動機的燃燒不穩(wěn)定問題形象地比喻為“鬼”。之所以比喻為“鬼”,是因為發(fā)動機燃燒室在試驗的過程中屢次出現(xiàn)的燒蝕、鼓包、變形、穿透等奇怪的現(xiàn)象。
查技術(shù)資料、學(xué)習(xí),找理論支撐,和同事一點點尋找試驗后的殘骸,哪怕是殘片都收集起來,期望從蛛絲馬跡中找出爆炸的原因。一次次摸著拼湊完整的“畸形”產(chǎn)品,盧天壽陷入了沉思,會不會是改進后的噴嘴尺寸變小,而身部變大,一大一小的變化造成燃燒不穩(wěn)定性帶來的問題?如果真的是由于燃燒不穩(wěn)定造成的,又該如何解決呢?
俯下身、沉下心,盧天壽和團隊成員與生產(chǎn)工人、試驗員緊密配合,改變噴嘴的幾何參數(shù),使其幾何特性在一定的區(qū)間內(nèi)變化。每改變一個尺寸,就立刻做一次試驗,經(jīng)過反復(fù)試驗,得到大量的數(shù)據(jù),利用這些數(shù)據(jù)繪制出每種噴嘴的流量系數(shù)與幾何特性關(guān)系曲線,探索噴嘴局部尺寸變化和流量數(shù)據(jù)的關(guān)系。
每一次技術(shù)革新的產(chǎn)品都有一個新的編號,從001到109;每一個產(chǎn)品的狀態(tài)和試車的結(jié)果盧天壽都一一記錄。終于,爆炸的解決總算有了些眉目,不穩(wěn)定燃燒問題這個“鬼”終于逃之夭夭。
見證第一代玻璃鋼噴管誕生
二級液體火箭發(fā)動機相對于一級發(fā)動機而言,工作高度、工作環(huán)境大不相同,必須對噴管進行重新設(shè)計。原有材料為不銹鋼,重量太大,發(fā)動機根本無法承受。
在浩如煙海的材料中“淘寶”十分不易。盧天壽帶領(lǐng)團隊一個個地判定材料性能,一個個地遴選廠家,直至找到了鈦合金材料。這種材料耐高溫、強度高、重量輕,但當時國內(nèi)金屬研究所還沒有生產(chǎn)。
盧天壽清晰地記得,團隊成員把歷盡千辛萬苦買回的鈦合金材料送到當時的生產(chǎn)廠進行旋壓成型,加工出符合要求的試驗件。經(jīng)過6次熱試車,因材料本身價格昂貴、加工難度大報廢率太高,設(shè)計團隊最終放棄了鈦合金這一方案。
玻璃鋼比不銹鋼輕,比鈦合金加工難度低,團隊的目光又不約而同聚焦在玻璃鋼材料上。玻璃鋼是由玻璃絲和環(huán)氧樹脂組成的復(fù)合材料,具有耐高溫、強度高、取材易、成本低等特點,缺點是質(zhì)量依舊大,制造工藝復(fù)雜,加工時對環(huán)境和操作的水平要求極高。
科研攻關(guān)枯燥而又有趣,過程艱難而又富有挑戰(zhàn)性。將玻璃絲和環(huán)氧樹脂繞在噴管延伸段的胎膜上,加壓燒制成型,但高溫下又極其容易變形,產(chǎn)品外形尺寸不能滿足要求。團隊成員和工人歷經(jīng)多次失敗,終于探索出一條獨特的加工工藝,制造出了外形合格的噴管延伸段。
為了幫助廠家改善樹脂配方,采用新的高壓固化方案,設(shè)計組在廠家一待就是一個多月。等到高壓固化玻璃鋼噴管延伸段制造出來,斷裂問題得到有效解決后,燒蝕積碳現(xiàn)象又擺在了大家面前。歷經(jīng)一次次試驗改進,團隊終于設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)形式。1968年10月,采用玻璃鋼大噴管的二級發(fā)動機進行了兩次驗收性試驗,全部獲得成功。
不可忘卻的紀念
兩型發(fā)動機經(jīng)過艱苦卓絕的技術(shù)迭代,技術(shù)上日趨成熟,它們被錢學(xué)森等專家指定承擔“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射任務(wù),與一型固體發(fā)動機組合成“長征一號”運載火箭動力系統(tǒng)。這是一個多快好省的設(shè)計方案,既保證了運載火箭的可靠性,又滿足了研制進度的要求。
1970年4月24日夜晚,發(fā)射的時候終于到來了!盧天壽和團隊成員一起聚集在操場上,焦急而又興奮地等待著,伸長脖子望著遙遠的天際。時針指向21點35分,一團紅色的亮點徐徐上升,越來越快,這一刻,空氣沸騰了,掌聲和歡呼聲響徹夜空,大家忘情地蹦著跳著,沉浸在事業(yè)成功的巨大幸福之中。
21點48分,“星箭分離—衛(wèi)星進入軌道—運轉(zhuǎn)正常”。
“東方紅,太陽升——”
熟悉的旋律從衛(wèi)星傳回地面,現(xiàn)場瞬間掌聲雷動,所有人跟炸了鍋似的蹦呀、跳呀、喊呀,相互擁抱,有的同事興奮地抓住旁人的肩膀使勁搖晃。
時隔51年,發(fā)射那天的場景盧天壽依然歷歷在目,就像昨天才發(fā)生一樣。“作為一名普通的科技工作者,我參與了第一顆人造地球衛(wèi)星——‘東方紅一號’液體火箭發(fā)動機的研究設(shè)計,為它提供動力支撐,這是我一生中非常值得驕傲的事情。”他激動地說。
在盧天壽心中,航天事業(yè)就是自己一輩子的事業(yè),永遠也割舍不下。即使離開工作崗位,他也堅持每年到周邊學(xué)校為師生們講述航天液體動力事業(yè)創(chuàng)業(yè)史,做一名航天精神的傳承者和弘揚者。
編輯: 穆小蕊
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