當前快播：揭秘中國空間站故事｜突破關鍵技術讓中國人腳步向深空延伸

2022-07-29 20:42:18來源：央視網

央視網消息：大屏幕上的這張照片，是這次發(fā)射問天實驗艙的長征五號B運載火箭，主要承擔我國空間站艙段的發(fā)射任務，它也是我國近地軌道運載能力最大的運載火箭。它強大的動力來源就是發(fā)動機。發(fā)動機是火箭的“心臟”，它也是火箭技術含量最高、難度最大的部件之一。長五運載火箭采用的是液氫液氧，以及液氧煤油作為燃料，這也是當今世界航天發(fā)射的主流技術，它也是一個國家成為航天強國的標志之一。今天的揭秘中國空間站故事，我們一起來看一看“胖五”火箭發(fā)動機研制過程當中，它的團隊是如何破解材料研制等“卡脖子”難題，一次次從頭再來。

【資料圖】

航天科技集團六院西發(fā)公司型號系列總工藝師張和平：這就是長征五號用的發(fā)動機，長征五號一共用了八臺120噸液氧煤油發(fā)動機。這個上面有許多新材料，典型的就是說在燃燒部分用的是高溫合金。

高溫合金被稱為“先進發(fā)動機基石”?；鸺l(fā)動機點火后，最高溫度達到3000℃，在這樣的高溫高壓富氧環(huán)境下，普通材料瞬間就會被燒成一堆廢渣，在實施綜合降溫措施后，高溫合金卻依然能夠保持穩(wěn)定。2000年，國家正式立項，液氧煤油發(fā)動機進入工程研制，首先要解決的就是研發(fā)高溫合金。負責技術的主管單位從事材料研發(fā)應用有幾十年的經驗，信心滿滿，然而他們研發(fā)的葉盤剛上試車臺幾秒鐘，大家就傻眼了。

中國鋼研科技集團高納公司科技委副主任趙光普：最早試車的時候，因為對工藝參數也不掌握，我們心里也沒底，所以試的時候只要工藝參數稍不對一些，那材料兩三秒鐘像天女散花一樣就沒了。

中國鋼研科技集團特殊鋼研究院副所長蘇杰：我們曾經遇到過同樣的原材料、同樣的爐子，前后練了兩爐，有一爐合格，有一爐就不合格，所以可見它的工藝窗口確實很窄。

突如其來的失敗，讓大家高漲的熱情瞬間降到冰點，國外專家甚至說：即使中國人能把液氧煤油發(fā)動機設計出來，也無法制造出來。國外專家的話并非沒有道理，作為主任設計師的葛李虎跟同事估算，發(fā)動機需要的新材料達30多種。

沒有基礎，就下定決心從頭開始。跟火箭發(fā)動機打了一輩子交道的葛李虎是個有心人，這一本本有些發(fā)舊的記錄本，記錄了葛李虎30多年間在火箭發(fā)動機研制過程中遇到的所有問題，這120個記錄本也成為解決問題的一把鑰匙。

時任航天科技集團六院十一所液氧煤油發(fā)動機主任設計師葛李虎：這件事情怎么討論的，這個是誰怎么發(fā)言的，最后怎么解決的，工廠有什么問題，不要設計員去到工廠去處理，你說一個意見，我說行，你說不行，這樣子的話叫做矛盾你知道嗎？

中國鋼研科技集團高納公司科技委副主任趙光普：大伙都叫他（葛李虎）拼命三郎，深更半夜給我們打電話、禮拜六禮拜天打電話，像這種把全身心投到航天里邊的精神特別感染我們。

在葛李虎的感染下，研制團隊重燃斗志踏上了新的攻關之路。高溫合金是以鐵、鎳、鈷為基礎，加入大量其他合金冶煉而成。研制團隊專門做了燃燒著火的裝置，通過不斷調整配方的化學成分，在兩年中做了上百次試驗，從起初的小爐研制到逐步擴大試生產，終于研制出了抗高溫高壓的高溫合金。

沒有從國外進口一克原料，我國研制的高溫合金性能水平超越了國外同等類型合金，現在這種合金已經分別應用于航空發(fā)動機、液氧煤油發(fā)動機、液氫液氧發(fā)動機等國家重大工程項目。通過液氧煤油發(fā)動機研制，還牽引了高強度不銹鋼等50多項新材料的創(chuàng)新，填補了我國這些材料研究的空白。

對于發(fā)動機來說，攻克了材料的難關，只是萬里長征走完了第一步，接下來每一步都無比艱難。這是一次發(fā)動機試車的畫面，剛研制完成的發(fā)動機，在試車臺上一點火就爆炸了。在液氧煤油發(fā)動機研制的初期，包括這樣的爆炸，失敗接連發(fā)生了四次。

2001年，對于液氧煤油發(fā)動機的研制團隊來說是最艱難的一年。這一年進行了四次整機試車，均未成功，其中還連續(xù)兩次發(fā)生了爆炸，這在中國航天的歷史上也是絕無僅有的。

時任航天科技集團六院十一所液氧煤油發(fā)動機主任設計師葛李虎：零點幾秒全部炸完，炸完了以后連中間的一個零件“尸首”都找不到，不知道到哪里去了，沒了，燒完了，所以給我們試驗的分析工作帶來了很大的困難。因為你找到“尸首”以后，看看哪個摩（擦）痕（跡）、哪個地方碰的、哪個地方撞的，這是可以分析出來。連“尸首”都找不著了，你分析啥？作為一個主任設計師，這發(fā)動機咋這么難，你咋交代，你說這怎么弄嘛？

接二連三的失敗，對研制團隊來說無異于一次次的沉重打擊。一次試車成本上千萬元，更重要的是試車不成功，新一代運載火箭的研制就無從談起，面對心灰意冷的團隊，壓力最大的主任設計師葛李虎給大家打氣鼓勁。

時任航天科技集團六院十一所液氧煤油發(fā)動機主任設計師葛李虎：失敗是肯定會失敗的，百分之一百的失敗，沒有失敗不可能有一個新型號。

記者：所以這也是我們創(chuàng)新的一個代價。

時任航天科技集團六院十一所液氧煤油發(fā)動機主任設計師葛李虎：對，這是必定的代價。因為所謂的新型號就是新的技術，客觀規(guī)律的認識還不清楚，一定要把所有的問題暴露出來，不怕失敗。

問題暴露了，但要找到解決問題的關鍵卻談何容易，面對成百上千的零部件，怎樣才能使發(fā)動機平穩(wěn)順利地啟動呢？研制團隊重整旗鼓，從爆炸碎片中分析故障原因。一個閥門問題的試驗，他們連續(xù)做了100多次，白天做試驗，晚上就分析數據、裝配產品，最長的一次，300人在廠里住了整整3個月。經過近一年的摸索，終于看到了希望的曙光。

航天科技集團六院液氧煤油發(fā)動機副總設計師陳建華：發(fā)動機在2002年一次試車中，試車時間僅僅只有5秒鐘，很快就過去了，當時我就在現場。那么這一次試車的成功就標志著我們國家對于液氧煤油發(fā)動機起動技術的掌握，現在回憶起來還是記憶猶新。

2006年，液氧煤油發(fā)動機進行了600秒長程試車取得成功。2016年，液氧煤油發(fā)動機在長征五號首飛任務中獲得成功。接下來，它還在我國首次火星探測任務、嫦娥五號、空間站天和核心艙的發(fā)射中發(fā)揮著重要作用，每次動力系統的表現都非常完美。

航天科技集團六院副院長馬雙民：我們通過發(fā)動機的研制，也完全掌握了高壓液氧煤油發(fā)動機的全套技術，研制出了我們具有完全自主知識產權的大型火箭發(fā)動機，支撐了我們運載火箭（動力）的更新換代。

這一次次從失敗當中爬起來最后走向成功是怎么得來的呢？我們來看看這些很有年代感的小紙條，這叫換休條，航天科技集團六院的職工在有事的時候可以憑這樣的換休條換休。我們可以看到換休條上都是葛李虎的名字，在葛李虎從事發(fā)動機研究的30多年當中，積攢的換休條多達300多天。300多天，整整一年時間額外的付出，這只是以葛李虎為代表的液氧煤油發(fā)動機團隊為中國航天發(fā)動機更新換代拼搏奮斗的一個小小縮影。目前，航天科技集團六院研發(fā)的500噸液氧煤油發(fā)動機已經突破了主要關鍵技術，它也將在今年完成發(fā)動機整機熱試車，動力更加強勁澎湃。未來，中國人探索的腳步也將繼續(xù)向載人登月、向深空探測去延伸。

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