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创新登攀 为航天强国打造磅礴动力
 
 
 

2022年7月1日,是中国航天固体动力事业创建的日子,也是被誉为“中国航天固体动力事业摇篮”的中国航天科技集团第四研究院建院60周年纪念日。

从点燃第一根手搓复合固体推进剂“药条”到直径3.5米500吨世界最大推力整体式固体火箭发动机试车成功,从长征一号火箭第三级发动机助推“东方红”一号遨游太空到四枚分段固体发动机助推我国首型固液捆绑火箭长征六号改成功首飞,从研制成功第一台直径300毫米固体发动机到形成全领域、系列化战略战术导弹、宇航运载火箭固体动力产品体系……60年来,这支与党同一天生日的科研队伍,矢志为航天强国建设、为巩固强大国防打造澎湃动力,实现了航天固体动力技术从无到有、从小到大、从弱到强的跨越发展,用强劲能量托举起一枚枚大国长剑,守护共和国的和平与安宁。

自力更生,从一无所有中起步

中国导弹之父钱学森曾说过,我国固体火箭发动机完全依靠自力更生,没有任何外国的援助,没有经过仿制阶段,这是一个伟大的成就,值得中华民族自豪!

发展航天,动力先行。固体发动机密度比冲高、可靠性好、使用维护简便,是天然的导弹武器动力。

1956年10月8日,国防部五院宣告成立,中国航天事业就此起航。不久,五院十室固体推进剂小组,在北京卢沟桥畔东山沟一带建起了一批简陋的实验室,开始了研制中国自己固体导弹的艰难探索。

国外对相关技术作为最高机密严加封锁,我国相关领域一片空白,探索之路困难重重。研究人员在“一定要为国家造出争气弹”的信念支撑下,四处奔波、查找线索,把能够搜集到的资料翻了个底朝天,从“贴壁浇注”“星形内孔”等简单词汇入手,逐步摸清固体推进剂的基本特性。

没有搅拌的机器设备,大家就用玻璃棒进行人工搅拌。怎么让材料成型?研制人员就挽起袖子用双手搓,谁也顾不上考虑化学药品对皮肤的损伤和腐蚀。一次,固化后的药芯发生剧烈燃烧,浓烟滚滚、火光冲天,没有一人被吓跑,却来了更多的人投入排险,共同分析事故原因。

历经千余次的摸索试验,克服了难以想象的困难。1958年7月的一天,在众人期待的目光中,固体推进剂研究人员点燃了一根钢笔大小的固体推进剂药条,火光腾起,光芒耀眼,台上台下的掌声、欢呼声此起彼伏……这根中国航天固体动力的“第一芯”,点亮了前行的希望之光。

“哪里需要到哪里去,哪里艰苦哪儿安家,祖国要我守边卡,扛起枪杆我就走,打起背包就出发……”

从点燃“固体第一芯”起,这支队伍响应党的号召、听从祖国召唤,从北京东山沟起步,60年来转战四川高坝草原、内蒙古塞外戈壁、陕西秦岭深山、湖北谷城峡谷、陕西西安灞原……足迹遍布大半个中国。

承担发射我国第一颗人造卫星东方红一号任务,是四院第一次承担国家重大任务。

当时四院刚从四川泸州搬迁到还在建设中的内蒙古基地不久,研制出了我国第一代实用型固体发动机——直径300毫米发动机,而发射东方红一号卫星的长征一号运载火箭第三级固体发动机直径要达到770毫米。任务动员会上,被称为固体发动机技术的指挥员、领衔研制长征一号第三级发动机任务的时任四院副院长杨南生动情地说:我们能承担国家这样重要的任务是十分光荣的,也是十分艰巨的。基地还处在建设阶段,研制工作的基本条件还不完全具备,也没有多少研制实用型产品的经验。但是我们要敢于面对挑战、前所未有的挑战。

失败、摸索、再失败、再摸索……杨南生带领技术人员攻克了发动机药柱表面裂纹和发动机不稳定燃烧问题等一系列技术难关,之后19次试车均获成功。1970年4月24日晚,四院研制的第三级固体发动机最后的有力一推,将东方红一号卫星准确送入预定轨道,东方红的乐曲响彻寰宇,震惊了全世界。

作为“中国第一星”参研参试队伍代表,四院科研人员应邀登上天安门城楼参加“五一”庆典。已经80多岁的四院退休职工李德春回忆起那段经历,仍难抑激动,“毛主席、周总理先后跟我们握手,周总理还连连说,你们四院人了不起,这次为中华民族立功了,党和人民感谢你们!”

从我国第一颗人造地球卫星到返回式卫星,从系列通信卫星到气象卫星,四院提供的主动力发动机、远地点发动机和返回变轨制动发动机及其改进型,先后数十次用于卫星发射,保持了世界少有的100%的成功率,被授予国家质量金奖、银奖殊荣,四院固体火箭发动机也因此被誉为“金牌发动机”。

自立自强,托举大国长剑腾飞

为了给导弹和火箭“腾飞”提供更强大的能量,这支队伍从组建起就一直在研究和发掘燃烧的力量,研制出一代又一代固体动力技术,矢志让“大国长剑”飞得更高更远。

“固体动力技术已历经了多个代次的更新,能量越高、风险就越大”,四院院长任全彬说。

1979年7月的一天,在高性能推进剂配方的研制中,推进剂突然爆炸,戴学华和杜品芳两位同志当场牺牲。在清理爆炸后的废墟时,人们找到了烈士的遗物——一块上海牌手表,强大爆炸冲击波,竟然把三根表针嵌入了表盘,时间永远定格在四院人永远不会忘记悲痛时刻:8时34分54秒。

同志的牺牲,并没有阻挡团队探索更高能量的步伐,国家急需,使命在肩,擦干眼泪,再险再难也要干。

这条攻关之路一走就是近20年。

一年要做600次左右试验,在最难时,研究人员几度绝望又几度绝处逢生。最终,研究人员凭着一股百折不挠的决心和自立自强韧劲,成功取得突破。历经两代人,20年的刻苦攻关,四院最终研制出了新型高能固体推进剂,使我国成为世界上第二个掌握该项技术的国家,直接推动了我国重点型号装备的升级换代。

从低能到高能、从低燃速到高燃速,靠着不畏危险、奋勇赶超的决心,团队连续实现多次重大突破,推动了我国固体动力技术由小到大、由大向强的跨越发展。

这支科研团队研制的固体发动机种类数量目前已突破200种,建成了集基础研究、设计研发制造和试验验证于一体的现代化固体火箭发动机科研生产及高技术产业发展基地,形成了覆盖战略战术导弹以及宇航运载等全领域、多尺寸、宽射程、系列化的产品体系,创下了我国航天史上百余个“第一”、获得了一千余项省部级、国家级奖项,有力支撑和促进了一大批体现国家意志、民族尊严的先进现代化固体导弹武器系统的投入使用,牢牢构筑起了我国国防安全基石和全方位的“钢铁长城”。

“让我们骄傲的是,我们通过自力更生、以我为主,形成了完全自主知识产权的航天固体动力核心技术体系和工业体系,实现了关键核心技术百分之百自主可控,杜绝了军工动力的‘心脏病’问题”。航天科技集团四院院长任全彬说。

追逐梦想,助力探索星宇深空

2022年6月5日,长征2F运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空,中国空间站建造阶段首次载人发射任务圆满成功。

在长征2F火箭顶端有一个塔状、形似避雷针的装置,这就是救生塔,又称逃逸塔,发生紧急情况时,逃逸发动机立即点火工作,把航天员迅速带离危险区。

逃逸塔作用重要、性能特殊、技术复杂,世界上只有个别国家掌握了这项技术。载人航天工作立项后,四院研究团队承担了逃逸救生系统的研制任务。1994年,科技人员出国交流时,第一次看到了逃逸塔实物。外方提出了高额要价,而且只提供产品,核心技术、设计软件严格保密。

不甘受制于人的四院人决心自己研发设计。

1995年4月19日,逃逸系统10台发动机中外形最大、结构最复杂、研制难度最大的主逃逸发动机,进行首次热试车点火。然而点火还不到1秒钟,高燃速火焰瞬间就将前置喷管弯管部分全部烧穿,试车台一片火海。多少人不眠不休的成果,顷刻间付之东流。看着残破的景象,四院人惊呆了。然而他们没有气馁,擦干眼泪连夜召开故障分析会,成立了十多个技术攻关小组,一场“百日攻关大战”悄然打响。经过无数个日日夜夜,团队找到了新的绝热材料和成型工艺,攻克了一系列关键技术难关。1998年10月19日,在全面考核神舟飞船应急救生系统综合能力的“0-0”高度逃逸救生试验中,四种型号10台发动机均按指令通过考核,试验圆满成功!

一位到中国进行技术交流的外国专家评价说,中国航天人研制的逃逸发动机质量可靠,一些关键指标甚至优于他们!

从1992年中国载人航天工程立项以来,20年来,四院固体动力科研团队研制的火箭逃逸救生系统,参加了从神舟一号到神舟十四号的全部发射任务,被誉为航天员的“生命之塔。”

快速进入空间能力是航天强国的一个重要标志。四院科研团队很早就开始跟踪国际全固体运载火箭相关前沿技术,立志让固体动力进入航天发射主流运载领域。

“固体发动机要真正运用到宇航运载领域,必须要达到更大推力才行”,四院固体运载发动机系列总师王健儒指出。

一定要把核心关键技术牢牢握在自己手中。研制团队按照“整体式”“分段式”两条发展主线,相继突破了高承载大型复合材料壳体设计与成型、大尺寸金属壳体分段连接与密封、大型燃烧室装药等一系列大推力固体运载动力核心关键技术。

2015年9月25日,团队研制提供四级主发动机的我国长征系列运载火箭家族中第一型全固体运载火箭CZ-11在酒泉卫星发射中心成功首飞,其一级发动机推力达到120吨。目前,被称为“快响利箭”的CZ-11已完成10次陆上和3次海上发射,将50多颗卫星成功送入预定轨道。

2021年10月19日,团队研制的我国也是世界上推力最大、冲质比最高,易使用的500吨推力整体式固体火箭发动机地面热试车圆满成功,综合性能达到世界领先水平。

2022年3月29日,我国首型固液捆绑中型运载火箭长征六号改发射成功,四枚直径2米2分段固体助推发动机均由四院科研团队研制。

目前,四院科研团队正努力着手开展直径3.5米级、5分段,最大推力将达到千吨以上的“超级”发动机研制,以满足我国未来和平探索利用太空对运载工具的不同发展需求,为建立中国固体、液体运载火箭相得益彰、完善的航天运输系统提供更加强大有力的动力支撑,助力中国人的脚步迈向更加遥远的星宇深空。

创新的脚步永不停歇。面对建设航天强国对磅礴动力的需求,四院“十四五”技术创新大会,全面部署了新发展阶段的技术创新工作,积极布局一批引领发展的前沿动力技术,吹响了为加快推动航天强国建设和支撑世界一流军队建设提供强大动力引擎的新一轮奋斗号角。

斗转星移六十载,航天报国一片心。站在奋进航天强国建设的新征程上,永不止步的四院人将肩负起时代赋予的重任,激扬“越是艰险越向前”的气概,集聚“敢教日月换新天”的斗志,为推动我国航天科技实现更高水平的自立自强,加快航天强国建设和支撑世界一流军队建设,赓续传承、接续奋斗,逐梦远航、再立新功!(光明日报全媒体记者崔兴毅)


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