动力起航,逐梦九天!两年437台发动机助推我国建“宫”大业

来源:西安网 时间:2022-11-01 15:47 字号:

  北纬19°19′,东经109°48′,海南文昌航天发射场。轰鸣声响彻南海之滨,尾焰在发射塔架间升腾。10月31日15时37分,“梦天”实验舱在身躯庞大的长五B 遥四运载火箭的托举下直冲云霄,与空间站两舱组合体会合,将完成“T”字型组合体建造。中国空间站,这个航天员在太空的“新家”,正在逐步完成建“宫”大业。

  今年是中国载人航天30周年,而空间站建成将是中国人航天梦的又一个高光时刻。

  一次次振奋人心的火箭腾飞,一项项令人惊叹的航天成就,勾勒出液体动力人接续奋斗的轨迹。

  航天科技集团六院为此次发射用火箭提供了8 台120吨级液氧煤油发动机组成的助推器和2 台50吨级氢氧发动机组成的芯一级动力等全部火箭动力系统;为空间站“梦天”实验舱提供了整套推进系统,包括36台用于轨道控制和姿态控制的姿轨控发动机、贮箱等其他动力系统配套产品。六院动力始于地面发射,终于精准对接,液体动力的贡献贯穿始终。

  长征五号B 是我国首个采用一级半构型的火箭,系统简单、安全可靠等优点十分突出。同时,也面临着“零窗口”发射、大推力直接入轨等多重挑战。“他发射时,发射时间误差要控制在秒级;入轨时,大约140吨的推力要在几秒内消失,相当于一辆高速行驶的列车突然‘刹车’,还要稳稳停靠在指定位置,这些都对发动机提出了更高的要求”六院试验队队长康乃全介绍说。

  这是康乃全第7 次参与发射任务,他说:“此次任务是中国空间站建设的关键之战,不容有失,任何一个细节都不能放过。”

  双线作战:“战疫情”不误“向天行”

  8月初,一场突如其来的新冠肺炎疫情席卷海南,疫情聚集爆发、来势凶猛,原本的人员轮换计划被迫更改。为了确保后续重大任务顺利完成,六院试验队部分队员自今年3月起就开始驻扎,像螺丝钉一样钉在靶场8 个多月。刚圆满完成了问天实验舱的任务,就马不停蹄地投入梦天实验舱的装测及加注准备工作,有试验队员同时还要完成天舟五号的装测工作,队员们克服疫情的不利影响,打响了“战疫情、向天行”的战斗。

  一边是丝毫不可松懈的疫情防控任务,一边是必须万无一失的航天发射任务,如何打好“双线作战”的攻坚战?航天六院试验队面临一场现实大考。

  为了确保万无一失,六院试验队采取封闭式管理、远程化会诊、全系统协同等方式,精简人员规模、优化测试流程、严格疫情防控。秉持精益求精、严慎细实的工作态度,将每一个细节打磨到极致,为任务的成功夯实基础。长五B 遥四火箭开展的质量改进项目多达几十项,每一次改进,都是给火箭加一层保障,为火箭隔绝风险,让发动机质量更优。

  保障预案:从“纸上练兵”到“沙场实战”

  “靶场工作整个过程一环扣一环,其中任何一个环节出现问题都会影响后面的进度。”长征五号运载火箭副总设计师陈建华说。

  作为我国首个实施“零窗口”发射的低温火箭,此次任务要求发动机提前进入“待机”状态,射前流程操作要求大大增加,每一条口令和执行都必须反复推敲,形成预案。六院试验队据此开展适应性分析,充分考虑发动机保障起动条件适应性考核余量,针对发动机射前关键参数存在的失效可能,提出旁证判读预案,确保发射日流程中,发动机保障发射条件数据有依据、有预案,不让测量问题成为可能影响任务成功的短板。

  一次成功不代表次次成功,虽然有“问天”实验舱和多个前序任务的成功经验,但液氧煤油发动机试验队员们依然不敢有丝毫松懈,在“更严”上下决心、在“更细”上做文章,发射前一遍又一遍地进行各种复查,梳理在靶场测试、射前流程环节中涉及组件的功能、性能要求,针对可能出现故障的组件,分析更换可行性,提出保障条件与方案,备品备件在射前备至靶场,首次实现方案到实战的提升。

  热控产品:让空间站“四季如春”

  除了为火箭提供动力,六院还为空间站“天和”“问天”“梦天”三舱提供热控和环控泵阀产品,每艘飞船平均配套22台套产品,而空间站三舱每一舱配备的产品都达到了50多种,产品数量140余台套,整个空间站建成期间,共提供了500台套产品,为空间站的建成和正式运营保驾护航。热控、环控系统,顾名思义就像我们房间里的“中央空调”,它们为航天员和空间站设备在极端环境下,提供18至26℃“四季如春”的温度。

  不同于液体火箭发动机推力越来越“大”,温控产品反而越做越“小”。一个温控产品的大小相当于一个500毫升的杯子,但产品的说明文件却比杯子还高,这高高的文件背后是高质量的要求。从载人航天一期到三期,北京11所温控产品的寿命从半年提高至五年甚至更长,从事温控产品近二十年的总指挥夏德新形象地说:“火箭发动机就像短跑运动员,要的是瞬间的爆发力。温控产品就是长跑运动员,需要的恒心和耐力。”

  设计方案:确保“最高”航天器加注零失误

  作为“问天”实验舱的“孪生兄弟”,“梦天”实验舱推进系统配置与“问天”实验舱基本一致,包含4 台490N变轨发动机、24台 150N和 8台 120N姿控发动机、4个 400L贮箱、4个 40L复合材料高压气瓶、系统控制和参数采集电子单机、推进系统管路及热控系统,801所承担的推进分系统为实验舱全程暖心护航。

  此次梦天实验舱加注方式为高空加注,共加注推进剂1737公斤,是史上“最高”航天器加注。“通常航天器加注高度在2 至3 米,即便是新飞船试验船高度也仅在6 米左右,而此次梦天实验舱的加注操作口距离地面约15米,为此试验队专门设计了高空加注支架平台以支撑加注管路与产品的连接。”推进分系统主任设计师何才启这样描述。

  要确保队员顺利为实验舱添加“动力”,加注系统的设计方案是整个加注工作的核心要素。何才启在进入加注准备阶段就制定了高空加注方案。“保证正确那仅仅是最基本的要求,”何才启认为。在加注任务前,推进分系统还要对加注操作细则进行充分推演,对可能发生的各种故障模式进行全面梳理并制定处置预案,加注准备工作通过系统级评审后才能实施。

  正是因为这些稳妥可靠的措施,让他们在加注过程中,做到了零失误、一次成功,以高精度在计划时间内完美实现预定目标。“这次成功发射,又是一个新的里程碑,也是我们航天人献给党的二十大胜利召开最好的礼物。”空间实验室系统副总设计师金广明欣慰地说道。

  从首飞任务拉开中国空间站建造序幕,到T字基本构型将组装完成,两年间,中国载人航天取得了9 发9 捷的胜利,突破并掌握了一系列新的技术成果,六院作为我国航天液体动力国家队,用437台发动机保成功为了空间站建设提供了的强大动力。

  海风吹拂,椰林映衬,塔架矗立。

  浩瀚宇宙,星河璀璨,触手可及。

  太空探索永无止境,在缔造“手可摘星辰”的岁月里,液体动力向着浩瀚星空昂首挺进。

  (航天科技集团六院 成楠)

编辑:王嘉



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