又一個百次,又一次新跨越。
2023年12月10日9時58分,長征二號丁運載火箭在西昌衛星發射中心點火升空,成功將遙感三十九號衛星送入太空,至此,長征系列運載火箭的發射次數刷新為“500”,飛越了嶄新的里程碑,以“火箭速度”,刷新著“火箭紀錄”。
▲ 長二丁火箭起飛(宿東 攝)
提到“長征”,對于中國人來說再熟悉不過。無數人眼前浮現的是紅軍懷揣著理想信念,跨越兩萬五千里漫漫征途的恢弘史詩,而對于航天人來說,“長征”卻是在每一個黎明和夜晚,肩負著神圣使命出征星辰大海的沖天利箭。
▲ 長二丁火箭升空(宿東 攝)
細數每個百發里程碑,第一個百次發射用時37年;第二個百次發射用時7年多;從400次發射到如今500次發射僅2年時間,長征火箭不斷提升的能力和發射頻次,讓中國人探索太空的腳步邁得更遠,而在這500次的發射任務中,由航天科技集團六院研制的火箭發動機從未缺席,為航天事業提供了強大可靠穩定的“中國心”。
動力是一切太空活動的前提和基礎,也決定了中國太空探索舞臺的高度和大小。作為我國唯一集運載火箭主動力系統,軌姿控動力系統及空間飛行器推進系統研究、設計、生產、試驗為一體的專業研究院,六院伴隨著我國長征系列火箭一同成長。“載人”“探月”“探火”“空間站”一系列中國太空探索的大動作,都留下了液體動力燦爛的火焰。
回望歷史,從上世紀 60 年代起步,液體火箭發動機的研制一路突破了從常規推進劑到高能低溫推進劑、推力從毫牛級姿軌控發動機到120噸級液氧煤油發動機等一系列液體火箭發動機關鍵和核心技術,研制出了上百種適用于長征系列火箭的液體火箭發動機,滿足了從常溫到低溫、串聯到捆綁、一箭單星到一箭多星、發射衛星到發射飛船、發射地球軌道航天器到發射深空探測器的需要,為中國航天發展提供了強大可靠的動力支撐。
“老一代”在路上 中流砥柱重任在肩
1970年4月24日,長征一號火箭完成首飛,成功把我國第一顆人造地球衛星——東方紅一號送入太空,也開啟了我國“長征”系列火箭的長征之路。經過半個世紀的前赴后繼,如今的中國航天高密度發射已成常態。2023年10月26日11時14分,托舉著載有3名航天員的神舟十七號載人飛船,于酒泉衛星發射中心勝利出征。六院研制的全系列動力,再次全程護航新一批“太空三人組”筑夢天宮空間站。今年是我國成功實現載人航天發射20周年,20年來,長征二號F火箭12次推舉20位32人次航天員遨游太空,發射成功率100%。
100%成功背后的最大底氣,來自六院火箭發動機研制團隊對生命的敬畏,還有他們對產品質量的一絲不茍。
1992 年 9 月,中央決策實施載人航天工程,并確定了我國載人航天“三步走”的發展戰略。為了實現縈繞神州千年的飛天夢,六院科研人員對長征二號F火箭發動機進行了大量的可靠性增長設計改進,以及適應性改進,從設計、工藝到試驗,采取一切可以提高可靠性的技術措施,全面提高發動機的結構可靠性及工作安全性。載人航天運載火箭與其他運載火箭最大的不同在于“人命關天,不容閃失”,為了保證長征二號F運載火箭具備高質量、高安全、高可靠的特性,確保航天員的安全,六院經過 8 年的技術和工程開發,在成功進行了 4 次無人試驗發射之后,2003 年,六院研制出的系列高可靠性發動機,將我國首位航天員送入太空,實現了中華民族千年飛天夢想。
在“長征二號”的技術基礎上,通過捆綁助推器、加裝第三級等模式,發展出了多系列長征運載火箭,包括“長征二號”系列、“長征三號”系列、“長征四號”系列等運載火箭。
從東方紅一號、氣象衛星,到載人航天、北斗組網、嫦娥探月、火星探測再到空間站建造,六院研制的全系列動力系統推舉長征系列運載火箭搭載著人類太空探測的夢想,一次次飛向蒼穹。
半個多世紀以來,依靠引進消化吸收再創新和原始創新,六院突破了國外技術封鎖,刻苦攻關、創新提高,研制出了上百種適用于長征系列火箭的液體火箭發動機。從幾年一發到一年幾十發,不斷轉型升級,從成功走向成功,用一次次騰飛有力支撐國家空間戰略實施,以過硬的技術、穩定的質量、持續的創新塑造了液體火箭發動機的金牌品質。
“新一代”新征程 后起之秀勇毅前行
進入21世紀后,中國航天事業更是成果豐碩,載人航天、探月工程、北斗導航……一個個重大航天工程的順利進展背后,是一發發金牌火箭發動機打下的牢固根基。
隨著時代的發展,長征系列運載火箭瞄準了載人航天和月球探測等國家重大戰略需求。在這樣的背景下,我國于2006年10月決策開展新一代運載火箭研制。新一代運載火箭遵循“一個系列、兩種發動機、三個模塊”的總體思路,并貫徹“通用化、組合化、系列化”的設計思想。通過組合液氧煤油、液氫液氧兩種液體火箭發動機,形成不同運載能力的新一代運載火箭系列,支撐我國各種發射任務。新一代“長征”肩負起了新的歷史使命,又一次踏上新征途。
發展航天,動力先行,早在上世紀90年代初,六院便開始了對液氧煤油發動機的初步探索。因為液氧煤油發動機是一項全新的研制工作,許多關鍵技術亟待突破,其系統復雜、技術含量高、研制難度非常大。那個時候,電腦還未普及,遇到技術難題,設計人員只能去圖書館和高校查閱書籍,用手抄的方式積累資料,每攀登一個技術臺階,都需要攻克大量的難關。
隨著液氧煤油發動機整機研制開始進入全面攻堅階段,起動問題久攻不克,研制人員使出渾身解數也不能“喚醒”這頭“沉睡”的“雄獅”,但研制人員沒有氣餒,夜以繼日地查找問題、改進思路、完善方案,終于跨過了起動的難關,從此液氧煤油高壓補燃發動機研制邁開了大步。2012年7月29日,YF-100液氧煤油火箭發動機在極限環境下試車成功,標志著我國成為世界上第二個完全掌握液氧煤油高壓補燃循環液體火箭發動機核心技術的國家。2015年9月20日,液氧煤油發動機實現了太空完美首秀,推舉我國新一代液體運載火箭“長征六號”實現首飛,隨后,“長征七號”和“長征五號”在2016年先后實現首飛,標志著中國航天液體動力邁入綠色環保新時代,使我國的運載火箭動力技術實現了質的飛躍,為實施載人航天二期工程、探月工程和深空探測提供了堅實動力技術支撐。
一系列的重大突破,讓中國航天達到世界先進水平。一連串前所未有的實踐,讓“自主創新”成為中國航天的閃亮名片。
然而,航天事業是一項高風險的事業,成功伴隨著艱辛,道路遍布荊棘。火箭發動機技術復雜、系統龐大、風險性高、協作面廣,任何一個環節出現失誤、任何一項工作出現紕漏、任何一個零部件出現問題,都可能導致發射任務的失敗。同為新一代液體火箭發動機,氫氧發動機的研制同樣曲折艱難。
為了用好氫氧推進劑具有高能量特性和無毒無污染等突出優勢,六院氫氧發動機科研團隊經歷了從最初的艱苦創業,自主創新到技術改進、可靠性提升,研制成功多個型號氫氧發動機,持續助推長三甲系列火箭高密度發射中交出高成功率答卷,推舉長征五號、長征五號B等新一代大型運載火箭不斷遨游太空。
然而,太空探索之路并不是一帆風順的。
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”的液體動力推向了風口浪尖。芯一級大推力氫氧發動機出現的故障,使六院火箭發動機研制隊伍承受了異常巨大的壓力與考驗。研制團隊心里清楚,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。
六院研制團隊從疑難困惑中理清頭緒,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,然后逐一殲滅。歷經908天的鳳凰涅槃,2019年12月27日,中國航天迎來又一個歷史性時刻,長征五號遙三火箭,承載著中華民族的航天強國夢想,重新踏上太空征程。
在長達20余年的新一代火箭發動機研制過程中,六院科研人員經歷了無數次失敗與挫折,始終堅守創新信念不動搖,攻關不止,拼搏不息。從2015年新一代綠色環保液氧煤油發動機實現首飛,2016年大推力、高性能液氫液氧發動機首飛,成為航天大國邁向航天強國的重要標志之一,到2022年以液氧煤油發動機、液氫液氧發動機為代表的新一代動力作為運載火箭的主動力全面進軍太空,六院研制了新一代液體火箭發動機,構建了3種直徑6種推進模塊,掌握了液氧煤油補燃循環和液氧液氫膨脹循環技術,達到國際先進水平,為探索浩瀚宇宙搭建了“天梯”。
能力全面提升 新面孔蓄勢待發
偉大事業都始于夢想,偉大事業都基于創新,偉大事業都成于實干。
從“滿足當前任務急需”轉變為“形成長遠競爭優勢”,從“能力的迫切提高”升級為“效率的極致追求”,從“逐級責權劃分”轉化為“基于一體化的合作共贏”,國家重大工程、快速進出空間、空間基礎建設、商業航天等都對航天動力技術發展提出了迫切需求,同時激烈的國際、國內商業航天競爭使航天動力發展面臨著嚴峻的挑戰,也充滿著難得的機遇。
為支撐后續更高密度發射的挑戰,圍繞任務量激增和研制能力提升這一主題,近年來,六院以航天精益質量管理體系建設為統領,按照“體系化建設、機制化推進、領域化實施、精細化落地、數字化貫通、專業化支撐”推進模式,系統創建科學、協同、先進、高效的發動機產品保證工作體系。運用零缺陷系統工程思維和過程方法,面向五大發動機領域,瞄準最終執行任務成功目標,差異化實施產保工作,重點做好薄弱環節治理與可靠性增長、生產基線與試驗基線管理、不可測不可檢項目識別與控制、特殊過程控制以及外包供方管理等產保工作策劃與實施。
隨著火箭發動機多品種、高質量、短周期研制形勢的變化,特別是面對近年來航天重大發射任務異常繁重,發動機交付任務量激增,原有生產布局與模式的不適應性愈發明顯,為適應液體動力支撐航天強國建設和世界一流軍隊建設的迫切需求,六院精心策劃,于2021年開始全面實施卓越產品行動。
實施卓越產品行動是六院支撐和推動液體動力實現高質量發展的重大戰略部署,是加快推進生產組織模式轉型升級和科研生產管理現代化、支撐世界一流軍隊建設和航天強國建設的重要舉措,是中國液體動力國家隊的航天報國初心、航天強國使命。通過實施卓越過程建設,建成適合液體動力發展的先進、高效的產業體系,從根本上支撐液體動力從“小子樣、工藝品”向“規模化、產業化”變革。
2023年3月,隨著液氧煤油發動機總裝脈動生產線不斷拓展優化,發動機總裝生產能力和生產效率顯著提高,加快推動了全院科研生產模式轉型升級。通過開展卓越產品行動,建成了一批先進制造單元、試驗單元和生產線,大幅提升了產品實現過程的自動化、數字化水平,實現了關鍵環節的質量、效率提升,單元化制造與經營理念更加深入人心。
為了適應新時代航天強國建設對液體動力的需求,六院提出了“八年九機、爭創第一”目標,瞄準世界液體火箭發動機的尖端技術,利用8年時間,成功研制以500噸級液氧煤油發動機和百噸級補燃循環液氧液氫發動機為代表的9型泵壓式液體火箭發動機,支撐載人登月、深空探測、天地往返重復使用運輸系統等重大航天任務實施。為了加快研制進度,六院統籌推進數字六院建設,追求“數字世界多輪迭代,物理世界一次成功”。目前,多個新型發動機整機試車已先后成功。隨著這些新一代運載火箭發動機陸續入列出征,將帶來長征火箭的能力提升,也將帶動和牽引我國航天科技和工業的發展,以創新驅動發展的新“長征”,讓中國航天的舞臺變得越來越廣闊。
每一個“100次”背后是六院人的不懈追求,全力以赴。
每一個“100次”背后是六院發動機的穩妥可靠,從未缺席。
每一個“100次”背后是液體動力不斷刷新中國航天的新高度、新速度、新精度。
從紅軍“長征”到火箭“長征”,從腳步丈量的征途到星辰大海的征程,幾代航天人不屈不撓,接續奮斗,用“500次發射”創造了中國航天事業的又一個里程碑。下一個“500次”,六院液體動力人將繼續踔厲奮發勇毅前行,以高水平科技自立自強推動高質量發展,矢志創新勇攀液體動力科技高峰,讓中國人探索太空的腳步邁得更穩更遠!
來源:中國航天科技集團六院官微