運載火箭發(fā)射是航天員進入太空的重要一步,也是危險性較大的一個環(huán)節(jié)。作為救生裝置,位于火箭頂部的逃逸系統(tǒng)將完成飛船發(fā)射階段的護航使命,確保航天員生命安全。一旦火箭發(fā)射出現(xiàn)意外情況,它可以帶走飛船,幫助航天員逃離危險區(qū)。而在這個過程中,逃逸系統(tǒng)要力挽狂瀾,就得仰仗擁有極高安全可靠性的逃逸系統(tǒng)動力裝置??逃逸固體發(fā)動機。
給航天員上“雙保險”
位于飛船頂部的逃逸塔,塔高8米,從遠處看好似火箭上的避雷針,被譽為是保障航天員安全的“生命之塔”。當前,逃逸塔的最核心部分??動力裝置由四院研制,動力裝置由1臺逃逸主發(fā)動機、1臺分離發(fā)動機、4臺偏航俯仰發(fā)動機、4臺高空逃逸發(fā)動機組成。
自1992年中國載人航天工程正式開展以來,中國航天科技集團公司四院就一直承擔著逃逸固體發(fā)動機的研制重任。從“神一”到“神八”,該院研制的發(fā)動機均憑借極高的安全可靠性,圓滿完成了所有任務。
據(jù)四院41所逃逸固體發(fā)動機主任設計師陳紅斌介紹,火箭發(fā)射后120秒內(nèi)(即高度在0?39km范圍內(nèi)),一旦發(fā)生意外情況,逃逸系統(tǒng)的主發(fā)動機將點火工作,其高達70余噸的推力,能在3秒鐘內(nèi)把飛船“拽”到1500米開外,幫助航天員瞬間逃生!叭绻鸺w行順利,那么逃逸塔將與火箭分離,這個時候分離發(fā)動機和兩臺偏航俯仰發(fā)動機開始工作,執(zhí)行拋塔任務。”陳紅斌解釋。
那如果在拋塔后、星箭分離前再有危險怎么辦?“那就得高空逃逸發(fā)動機‘挺身而出’了!标惣t斌指出,火箭在發(fā)射后120秒?200秒(即高度在39?110km范圍內(nèi)),倘若再遇不測,4臺高空逃逸發(fā)動機將同時點火工作,帶航天員脫離險境。由此可見,10臺發(fā)動機可謂在火箭發(fā)射飛行階段為航天員上了“雙保險”。
同樣,在執(zhí)行逃逸任務時,航天人同樣是上了“雙保險”。在此次任務中,除了地面自動啟動逃逸模式,航天員也可以手動啟動逃逸模式。分離發(fā)動機,可靠性最高可達99.99%“人命關天,所以在宇航發(fā)射任務中,逃逸系統(tǒng)是可靠性要求最高的分系統(tǒng),而且技術狀態(tài)相對固定!彼脑禾右莨腆w發(fā)動機總設計師史宏斌介紹。
四院逃逸固體發(fā)動機總指揮余海林透露,為圓滿完成“神八”“神九”“神十”與“天宮一號”的三次交會對接任務,該院一共批量生產(chǎn)了6套發(fā)動機,“這樣既有利于我們選擇產(chǎn)品,也能更好地保證質量。而且,6套產(chǎn)品都是按‘載人的標準’去研制的!
作為逃逸系統(tǒng)中最主要、也是最重要的一部分,逃逸發(fā)動機的安全可靠性極高。一般來說,常規(guī)的固體發(fā)動機的安全可靠性指標是99%,但陳紅斌告訴記者,逃逸固體發(fā)動機對可靠性有著更高的要求,指標經(jīng)過分解后,包括分離發(fā)動機在內(nèi)的某些發(fā)動機的安全可靠性指標甚至要達到99.99%。
一直以來,四院的研制團隊都在“摳”一個個技術細節(jié),歷經(jīng)無數(shù)次試驗和改進!99.99%意味著一萬次只能有一次失誤,但即使是這樣,我們還要不斷改進,確保交付出去的產(chǎn)品不帶任何隱患,讓研制隊伍和航天員放心。”陳紅斌說。值得一提的是,陳紅斌的父親正是我國第一代逃逸發(fā)動機的設計師。陳紅斌女承父業(yè),兩代航天人嘔心瀝血,見證了我國載人航天工程的跨越式發(fā)展。“牛刀殺雞”,逃逸系統(tǒng)全部國產(chǎn)化
從“神一”到“神八”,四院的逃逸系統(tǒng)動力裝置從未發(fā)揮過逃逸功能,裝置在研制之初曾有人笑稱,這是“殺雞用牛刀”。對此,史宏斌不以為然,“曾有人認為,制造逃逸發(fā)動機沒必要選用太好的材料。但我們說,就是要用牛刀殺雞的態(tài)度來對待這份工作!
史宏斌口中的“好材料”,也是發(fā)動機上“值得一書”的亮點。在對前期研制中存在的問題進行分析后,四院對執(zhí)行
三次交會對接任務的逃逸固體發(fā)動機相應地進行了一系列技術改進、技術攻關和試驗驗證工作,對發(fā)動機關鍵部件材料進行了改進,特別是某部件絕熱材料使用了國產(chǎn)新型高性能材料,從而讓整個逃逸系統(tǒng)實現(xiàn)了百分之百的國產(chǎn)化。
在生產(chǎn)執(zhí)行交會對接任務的6套發(fā)動機產(chǎn)品之前,這款絕熱材料一直都依賴進口。據(jù)余海林介紹,該材料必須具有抗沖刷、耐燒蝕等功能,對功能屬性要求非常高,直接影響發(fā)動機研制成敗。早在“神六”任務時,這款材料就很吃緊,但四院把寶貴的庫存資源留給了我們,“我們是‘站在巨人的肩膀上’干載人航天工程!
起先,該院研制人員在使用這款國產(chǎn)材料時還頗為謹慎,但經(jīng)過反復試驗驗證后,終于得出結論:材料性能完全滿足要求。除此之外,四院研制團隊還在諸多方面進行創(chuàng)新,不斷提高產(chǎn)品的安全可靠性??
將遠距離發(fā)火裝置中的電爆管中的電連接插頭由兩針改為四針結構;將生產(chǎn)逃逸主發(fā)動機金屬殼體圓筒的板材卷焊成形工藝變?yōu)殄懠龎撼尚喂に;成功完成了推進劑藥漿混合工藝由臥式向立式混合機的轉變;引進一批高精尖新型數(shù)字化設備……
對于四院的逃逸固體發(fā)動機研制團隊來說,他們在交會對接任務中的使命已經(jīng)完成了一大半,此刻,他們的目光正瞄向“發(fā)動機推力可調、確!匀蝗岷汀涞亍钡惹把匮芯糠较颉!拔磥恚覀円惨燃缑、俄等航天強國!笔泛瓯笳f。
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