從首飛到復(fù)飛、從失利到成功 長征七號A火箭復(fù)飛故事
重鑄利箭
長征七號A火箭復(fù)飛故事
4月9日7時01分，長征四號乙運載火箭成功將試驗六號03星發(fā)射升空，這是長征系列運載火箭的第365次航天飛行。
火箭是航天事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，目前，我國最新亮相的長征系列火箭是“長征七號A”。
3月12日凌晨1點51分，中國文昌航天發(fā)射場，隨著巨大的轟鳴聲，一道橘紅色尾焰劃過深藍天際，長征七號A運載火箭劃出一道絢麗的曲線，成功將試驗九號衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。作為填補中國運載火箭高軌軌道運載能力空白的新構(gòu)型火箭，長七A的成功飛行經(jīng)歷了一些“小波折”。
去年3月16日，長七A火箭未能將衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)失利。隨后，研制隊伍踏上了尋找首飛失利答案的旅程。從首飛到復(fù)飛，從失利到成功，在過去的361個日夜里，他們是如何應(yīng)對失利陰霾，又是如何重整行裝、逆風(fēng)飛翔的？
失利——盡快拿到所有遙測數(shù)據(jù)
2020年3月16日，長七A火箭首飛。
火箭發(fā)射前，試驗隊組織了搶險隊，在室外場地隨時待命，以應(yīng)對射前各種突發(fā)狀況。長征七號系列型號辦公室副主任田玉蓉也盯在搶險隊現(xiàn)場。
發(fā)動機點火正常，搶險隊任務(wù)結(jié)束。田玉蓉長長地舒了一口氣，“火箭當時飛得挺好的”。
就在和同事一起回指控大廳的路上，手機響了，“飛行曲線好像有問題。”聽到這句話，田玉蓉的心一下子揪了起來。“腦子一片空白，抬起腿就往指控大廳跑。本來沒多遠的路，但感覺特別長，怎么也跑不到頭。”
指控大廳里，試驗隊員們已經(jīng)聚在長七A型號兩總(總指揮、總設(shè)計師)周圍。點火后162秒內(nèi)，火箭飛行曲線完美，無論是飛行的高度還是速度，都與理論值近乎吻合；飛行到168秒時出現(xiàn)故障，星箭墜毀于太平洋。問題出在哪里？
“需要盡快拿到所有的遙測數(shù)據(jù)。”田玉蓉立刻聯(lián)系發(fā)射場的同事。“大家都想盡快找到原因，開展下一步工作。”田玉蓉說，大家隨即開始和時間賽跑，深夜一點多，他們拿到了所有數(shù)據(jù)。
“我覺得我半年的生命都沒了。”長七A火箭副總設(shè)計師馬忠輝說，從跟產(chǎn)到發(fā)射，她大半年的心血都花在了這枚新火箭上。
失利猝不及防，當務(wù)之急是趕緊找出問題。馬忠輝和專家、隊員們一遍又一遍地看視頻，判讀數(shù)據(jù)，分析原因；型號兩總組織各個單位確定各自產(chǎn)品的工作狀態(tài)……通過連夜分析，大家發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象：助推器氧箱發(fā)動機入口處壓力不足。
為什么會出現(xiàn)這個現(xiàn)象？它是“元兇”嗎？
歸零——最重要的是找到造成故障的原因
試驗隊回京后，按照當時的疫情防控政策，需要居家隔離14天。時間不等人，隊員們主動提出“集中隔離”要求。
“盡快歸零是我們的責(zé)任。”40多名核心隊員在長征賓館住下，每天搭乘班車，往返于賓館和歸零工作地，各路專家、科研和工程技術(shù)人員緊張有序地投入到對長七A火箭的故障排查和修復(fù)工作。
這是馬忠輝參加工作十幾年來第一次遇到歸零，“將遙測數(shù)據(jù)與飛行過程中的異常現(xiàn)象關(guān)聯(lián)起來，通過找到最初的異常現(xiàn)象，定位哪個系統(tǒng)出了問題，再利用試驗和分析判斷引起異常現(xiàn)象的原因，像破案一樣。”馬忠輝說，歸零最重要的是找到造成故障的原因。它不意味著否定以前的工作，而是將技術(shù)上做得不到位的地方補上。
逆風(fēng)飛翔的361天開始了，整個隊伍投入到緊張的歸零工作：每天對著電腦，一遍又一遍地看數(shù)據(jù)、看視頻，把數(shù)據(jù)匯成曲線；再進行縱橫比對，分析每一個細節(jié)，生怕遺漏某個異常環(huán)節(jié)，影響故障定位。
首飛過程中，火箭在一級飛行段末期，距離一級分離僅剩下幾秒時間時出現(xiàn)異常。因為熟悉相關(guān)技術(shù)，箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計師姚瑞娟主動報名參與歸零工作，“每天判讀數(shù)據(jù)、開會討論，早的話晚上9點多結(jié)束，通常是半夜才能結(jié)束。”姚瑞娟說。
當故障問題越來越明朗，并逐漸聚焦到動力系統(tǒng)時，動力總體專業(yè)的設(shè)計師們心里五味雜陳。有的人成宿地坐在機房里看數(shù)據(jù)，反復(fù)問自己：為什么沒有考慮到這些問題？
長七A火箭總設(shè)計師范瑞祥見此情景，便勸他們：這是專業(yè)認識的問題，是大家都沒有認識到的深層次問題，跟個人沒有關(guān)系，要正確看待它。
面對這個從未預(yù)想到的問題，馬忠輝得出了一個教訓(xùn)：技術(shù)問題是深奧的，我們要敬畏技術(shù)，一是要嚴謹，二要驗證到位，千萬不能想當然。
仿真分析定位了故障，但光有理論分析還不夠，要通過試驗加以驗證。歸零時間緊迫，給隊伍提出了高難度的考驗。
火箭的失利飛行視頻，中國運載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計部三室強度組副組長吳浩看了上百遍。
試驗系統(tǒng)既龐大又復(fù)雜，如果出現(xiàn)什么破壞狀況，沒時間再做新試驗件，直接影響火箭復(fù)飛。“剛開始，試驗?zāi)Ｐ褪铸嫶螅嬎阋淮涡枰?4小時，時間太長，我就不斷重建、細化模型，10天之內(nèi)開展了近百次的分析，手都變成‘鼠標手’了。”吳浩說，最終，他們將模型計算時間從24小時縮減到3至4個小時。通過仿真分析，她提出二級發(fā)動機機架在異常三級工況下存在破壞的風(fēng)險。
一石激起千層浪。這個結(jié)論一出，就遭到很多專家的質(zhì)疑。“我心里也打鼓，但既然發(fā)現(xiàn)了潛在的問題，就要打破砂鍋問到底。”吳浩說，走別人沒走過的路，就意味著要逢山開路、遇水搭橋。
發(fā)動機載荷工況眾多，全部因素組合起來多達近百種，而以前試驗的原始工況也就十幾種。吳浩和隊員們通過仿真將近百種工況縮減到10種，最終用14天完成了一般需要兩三個月才能做完的試驗，仿真結(jié)果與試驗符合度高達98%。
復(fù)飛——打一場漂亮的翻身仗
只有盡快完成復(fù)飛，才能鼓舞隊伍信心，從失利的影響中走出來，扭轉(zhuǎn)被動局面。2020年4月初，完成故障定位后，型號兩總提出：組織長七A火箭復(fù)飛任務(wù)，2020年底完成產(chǎn)品準備，讓火箭具備出廠條件。
“這是頂著巨大的輿論壓力和生產(chǎn)壓力做出的決定，復(fù)飛任務(wù)至關(guān)重要，必須全力以赴。”范瑞祥說。
工作進度成了擺在研制隊伍面前的最大難題。長七A火箭伺服系統(tǒng)(用來精確跟隨或復(fù)現(xiàn)某過程的反饋控制系統(tǒng))型號主任設(shè)計師陳克勤說，生產(chǎn)一發(fā)箭，伺服產(chǎn)品從生產(chǎn)齊套、裝配、裝調(diào)到驗收交付通常需要半年時間，但為了滿足型號復(fù)飛進度要求，一線人員加班加點，這次只用了3個月。
去年4月到6月，伺服機構(gòu)裝配員趙建華沒有休過周末，一直奮戰(zhàn)在一線。“因為經(jīng)歷了失利，工作中更加細心，不容一點閃失。”為了更清楚產(chǎn)品狀態(tài)，出問題便于查找，他每天都要對產(chǎn)品進行詳細記錄，即便是沒有要求記錄的信息，他也會記錄下來。
在長七A火箭研制過程中，團隊不只準備了一發(fā)火箭產(chǎn)品，還進行了28項地面試驗和74項技術(shù)狀態(tài)更改。除了更改影響飛行的技術(shù)狀態(tài)，還開展了200多項“三再”工作(再分析、再設(shè)計、再驗證)，改進薄弱環(huán)節(jié)。
斷劍重鑄之日，正是王者歸來之時。2020年12月30日，一枚嶄新的長七A火箭出爐，完成出廠評審。長七A火箭研制隊伍經(jīng)過300多個日夜的奮戰(zhàn)，踏上了復(fù)飛新征程。
組裝完畢的火箭挺拔高大，在完成一系列總裝測試后，就進入發(fā)射前的垂直轉(zhuǎn)運程序。在文昌航天發(fā)射場轉(zhuǎn)運路的盡頭，巨大的發(fā)射塔架，張開雙臂將火箭攬入懷中。
望著高聳的火箭，馬忠輝感慨萬千。“航天發(fā)射是一個高風(fēng)險行業(yè)，任何一個細小的失誤都會影響成千上萬人的工作。這些工作看似平凡，實不簡單，正是這看似平凡的工作，讓這枚新火箭打了一個漂亮的翻身仗！”
失敗不是“魔咒”，而是推動中國航天發(fā)展的“催化劑”；逆境不是絕境，而是磨礪意志的“試金石”。走過“至暗時刻”，迎來春暖花開，以“長七A”為代表的運載火箭、托舉著中華民族追尋星辰大海的夢想奮楫星河。而那些只爭朝夕，不負韶華的航天奮斗者，以“敢于戰(zhàn)勝一切艱難險阻、勇于攀登航天科技高峰”的精神，助力中國航天走向宇宙更深處。
◎鏈接
長七A火箭，是在長征七號火箭的基礎(chǔ)上，與長三甲系列火箭三子級組合形成的三級半火箭，是新一代中型運載火箭的主力構(gòu)型，填補了我國運載火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道5.5噸至7噸運載能力的空白。
長七A火箭繼承了長七火箭和長三甲系列火箭的技術(shù)基礎(chǔ)，采用“通用化、系列化、組合化”設(shè)計理念，有利于火箭組批生產(chǎn)，支撐未來該型火箭的高密度發(fā)射。根據(jù)目前任務(wù)安排，長七A火箭2025年前任務(wù)飽滿，每年將執(zhí)行3到5次發(fā)射任務(wù)。后續(xù)，長七A火箭還將根據(jù)任務(wù)需求，研制更大直徑整流罩構(gòu)型，改造后既可執(zhí)行零度軌道傾角衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，也可執(zhí)行探月、探火和小行星探測等深空探測任務(wù)，為我國航天強國建設(shè)提供重要支持。(本報記者 柴雅欣)
