央视网消息:大屏幕上的这张照片是这次发射空间实验舱的长征五号乙运载火箭。主要承担我国空之间的站舱发射任务,也是我国近地轨道运载能力最大的运载火箭。其强大的动力源是发动机。发动机是火箭的“心脏”,也是火箭技术最先进、难度最大的部件之一。长运载火箭采用液氢液氧和液氧煤油作为燃料,这也是当今世界航天发射的主流技术,也是一个国家成为航天强国的标志之一。今天中国空的故事揭晓。让我们看看“胖五”火箭发动机团队是如何解决材料研制等“瓶颈”问题,重新开始的。
航天集团六院西发公司型号系列总工程师张和平:这是长征五号用的发动机,用了8台120吨的液氧煤油发动机。上面有很多新材料,典型的就是燃烧部分用了高温合金。

高温合金被称为“先进发动机的基石”。火箭点火后,最高温度达到3000℃。在这样的高温高压富氧环境下,普通材料瞬间就会被烧成一堆废渣。实施综合冷却措施后,高温合金仍能保持稳定。2000年,国家正式立项,液氧煤油发动机进入项目研制。首先要解决的是发展高温合金。主管技术的单位有几十年的材料研究和应用经验,信心满满。然而他们研发的叶盘刚上试验台几秒钟,所有人都傻眼了。
中国钢研科技集团加奥纳公司科技委副主任赵光普:最早试运行的时候,因为不知道工艺参数,不知道怎么办。所以测试时只要工艺参数稍有差错,材料就会像美少女一样两三秒就没了。
中钢研科技集团特钢研究所副所长苏杰:我们遇到了同样的原料,同样的炉。我们前后练了两炉,一炉合格,一炉不合格,可见它的工艺窗口真的很窄。
突如其来的失败让大家的热情瞬间降到冰点。外国专家甚至说:就算中国人能设计出液氧煤油发动机,也制造不出来。外国专家的话不无道理。总设计师葛立虎和他的同事们估计,该发动机需要30多种新材料。
没有基础,下定决心从头开始。葛力虎,一辈子和火箭发动机打交道,是个有心人。这个笔记本里有一些旧笔记本,记录了葛力虎30多年火箭发动机研制过程中遇到的所有问题。这120台笔记本也成为了解决问题的一把钥匙。
时任航天科技集团六院十一所液氧煤油发动机总设计师葛力虎:这个事情是怎么讨论的?谁说的?最后是怎么解决的?工厂有什么问题,不要找设计师去工厂处理。你说一个意见,我说是,但你说不是。你知道这叫矛盾吗?
中国钢研科技集团加奥纳公司科技委副主任赵光普:大家都叫他拼命三郎太,周六周日半夜给我们打电话,这种献身航天的精神特别感染我们。
在葛力虎的感染下,课题组重燃斗志,走出了一条新的攻关之路。高温合金是以铁、镍、钴为基础,加入大量其他合金熔炼而成。研究小组专门制作了一个燃烧装置。通过不断调整配方的化学成分,它在两年内做了数百次测试。从最初的小炉研制到逐渐扩大的试制,最终研制出一种耐高温高压的高温合金。

在没有从国外进口一克原料的情况下,我国研制的高温合金的性能水平已经超过了国外同类型合金。现在,这种合金已经应用于航空空发动机、液氧煤油发动机、液氢液氧发动机等国家重大工程项目。通过液氧煤油发动机的研制,推动了高强度不锈钢等50多种新材料的创新,填补了我国在这些材料研究方面的空白。
04:08对于发动机来说,克服物质上的困难只是万里长征的第一步,每一步都异常艰难。这是一张发动机试车的图片。新开发的发动机在试验台上一点火就爆炸了。液氧煤油发动机研制初期,包括这样的爆炸,连续发生了4次故障。
2001年是液氧煤油发动机研究团队最困难的一年。今年全机试飞四次都没有成功,包括连续两次爆炸,这在中国航天史上是绝无仅有的。
时任航天科技集团六院十一所液氧煤油发动机总设计师葛力虎:几秒钟就全炸了。爆炸后,连中间部分“尸体”都找不到了。我不知道它去了哪里。它不见了,烧坏了,所以给我们实验的分析带来了很大的困难。因为你找到“尸体”后,看看哪些蹭痕,你碰了哪里,撞了哪里。这是可以分析的。连“尸体”都找不到。你在分析什么?作为总设计师,为什么这个发动机这么难?为什么要解释呢?你认为如何能做到?
一次又一次的失败,无异于对开发团队的又一次沉重打击。一次试运行的费用是几千万元。更重要的是,如果试运行不成功,新一代运载火箭的研制将无从谈起。面对心灰意冷的团队,压力最大的总设计师葛力虎给大家鼓劲。
时任航天科技集团六院十一所液氧煤油发动机总设计师葛力虎:失败必然失败,百分之百的失败,没有失败就不可能有新型号。
记者:所以这也是我们创新的一个代价。
时任航天科技集团六院十一所液氧煤油发动机总设计师葛力虎:对,这是一定的价格。因为所谓的新模式是新技术,对客观规律的认识还不清楚,所以一定要把问题全部暴露出来,不要怕失败。

问题已经暴露出来了,但要找到解决问题的钥匙并不容易。面对上百个零件,如何才能让发动机顺利启动?研究小组聚集起来,从爆炸碎片中分析失败的原因。一个阀门问题连续测试了100多次。白天,他们分析数据,晚上组装产品。最长的一次,300人在厂里住了三个月。经过近一年的摸索,终于看到了希望的曙光。
航天科技集团六院液氧煤油发动机副总设计师陈建华:2002年发动机的一次试车,试车时间只有5秒,很快就过去了。当时我在现场。那么这次试车的成功标志着我国掌握了液氧煤油发动机的起动技术,对此我们记忆犹新。
2006年,液氧煤油发动机600秒试车成功。2016年,长征五号液氧煤油发动机首飞成功。接下来,它还在中国首次火星探测任务、嫦娥五号、空和核心舱的发射中发挥了重要作用,动力系统的表现每一次都堪称完美。
航天科技集团六院副院长马双民:通过发动机的研制,我们也完全掌握了高压液氧煤油发动机的成套技术,研制出了我们完全自主知识产权的大型火箭发动机,支撑了我们运载火箭的升级换代。
00:59你是如何从一次次的失败中爬起来,最终走向成功的?让我们带着时间感来看看这些小纸条。这叫做更改请假说明。航天科技集团六院员工有事可以凭此条更改请假。我们可以看到,所有的请假笔记都是葛力虎的名字。在30多年的发动机研究中,葛力虎积累了300多天的请假笔记。300多天,整整一年的额外付出,这只是以葛力虎为代表的液氧煤油发动机团队为中国航天发动机的升级换代而努力的一个小小缩影。目前,航天科技集团六院研制的500吨液氧煤油发动机突破了主要关键技术。今年还将完成发动机整机热试,动力会更强。未来,中国人的探索步伐将继续向载人登月和深空空探索延伸。


