重鑄利箭
長(zhǎng)征七號(hào)A火箭復(fù)飛故事
4月9日7時(shí)01分，長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功將試驗(yàn)六號(hào)03星發(fā)射升空，這是長(zhǎng)征系列運(yùn)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(zhǎng)征系列火箭是“長(zhǎng)征七號(hào)A”。
3月12日凌晨1點(diǎn)51分，中國文昌航天發(fā)射場(chǎng)，隨著巨大的轟鳴聲，一道橘紅色尾焰劃過深藍(lán)天際，長(zhǎng)征七號(hào)A運(yùn)載火箭劃出一道絢麗的曲線，成功將試驗(yàn)九號(hào)衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。作為填補(bǔ)中國運(yùn)載火箭高軌軌道運(yùn)載能力空白的新構(gòu)型火箭，長(zhǎng)七A的成功飛行經(jīng)歷了一些“小波折”。
去年3月16日，長(zhǎng)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(duì)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(gè)日夜里，他們是如何應(yīng)對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)
2020年3月16日，長(zhǎng)七A火箭首飛。
火箭發(fā)射前，試驗(yàn)隊(duì)組織了搶險(xiǎn)隊(duì)，在室外場(chǎng)地隨時(shí)待命，以應(yīng)對(duì)射前各種突發(fā)狀況。長(zhǎng)征七號(hào)系列型號(hào)辦公室副主任田玉蓉也盯在搶險(xiǎn)隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火正常，搶險(xiǎn)隊(duì)任務(wù)結(jié)束。田玉蓉長(zhǎng)長(zhǎng)地舒了一口氣，“火箭當(dāng)時(shí)飛得挺好的”。
就在和同事一起回指控大廳的路上，手機(jī)響了，“飛行曲線好像有問題�！甭牭竭@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(yuǎn)的路，但感覺特別長(zhǎng)，怎么也跑不到頭。”
指控大廳里，試驗(yàn)隊(duì)員們已經(jīng)聚在長(zhǎng)七A型號(hào)兩總(總指揮、總設(shè)計(jì)師)周圍。點(diǎn)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(shí)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(cè)數(shù)據(jù)�！碧镉袢亓⒖搪�(lián)系發(fā)射場(chǎng)的同事。“大家都想盡快找到原因，開展下一步工作�！碧镉袢卣f，大家隨即開始和時(shí)間賽跑，深夜一點(diǎn)多，他們拿到了所有數(shù)據(jù)。
“我覺得我半年的生命都沒了�！遍L(zhǎng)七A火箭副總設(shè)計(jì)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(dāng)務(wù)之急是趕緊找出問題。馬忠輝和專家、隊(duì)員們一遍又一遍地看視頻，判讀數(shù)據(jù)，分析原因；型號(hào)兩總組織各個(gè)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(gè)現(xiàn)象：助推器氧箱發(fā)動(dòng)機(jī)入口處壓力不足。
為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)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(yàn)隊(duì)回京后，按照當(dāng)時(shí)的疫情防控政策，需要居家隔離14天。時(shí)間不等人，隊(duì)員們主動(dòng)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(duì)員在長(zhǎng)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(duì)長(zhǎng)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(cè)數(shù)據(jù)與飛行過程中的異�，F(xiàn)象關(guān)聯(lián)起來，通過找到最初的異�，F(xiàn)象，定位哪個(gè)系統(tǒng)出了問題，再利用試驗(yàn)和分析判斷引起異常現(xiàn)象的原因，像破案一樣�！瘪R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(bǔ)上。
逆風(fēng)飛翔的361天開始了，整個(gè)隊(duì)伍投入到緊張的歸零工作：每天對(duì)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(jìn)行縱橫比對(duì)，分析每一個(gè)細(xì)節(jié)，生怕遺漏某個(gè)異常環(huán)節(jié)，影響故障定位。
首飛過程中，火箭在一級(jí)飛行段末期，距離一級(jí)分離僅剩下幾秒時(shí)間時(shí)出現(xiàn)異常。因?yàn)槭煜は嚓P(guān)技術(shù)，箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師姚瑞娟主動(dòng)報(bào)名參與歸零工作，“每天判讀數(shù)據(jù)、開會(huì)討論，早的話晚上9點(diǎn)多結(jié)束，通常是半夜才能結(jié)束。”姚瑞娟說。
當(dāng)故障問題越來越明朗，并逐漸聚焦到動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，動(dòng)力總體專業(yè)的設(shè)計(jì)師們心里五味雜陳。有的人成宿地坐在機(jī)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(zhǎng)七A火箭總設(shè)計(jì)師范瑞祥見此情景，便勸他們：這是專業(yè)認(rèn)識(shí)的問題，是大家都沒有認(rèn)識(shí)到的深層次問題，跟個(gè)人沒有關(guān)系，要正確看待它。
面對(duì)這個(gè)從未預(yù)想到的問題，馬忠輝得出了一個(gè)教訓(xùn)：技術(shù)問題是深?yuàn)W的，我們要敬畏技術(shù)，一是要嚴(yán)謹(jǐn)，二要驗(yàn)證到位，千萬不能想當(dāng)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(yàn)加以驗(yàn)證。歸零時(shí)間緊迫，給隊(duì)伍提出了高難度的考驗(yàn)。
火箭的失利飛行視頻，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院總體設(shè)計(jì)部三室強(qiáng)度組副組長(zhǎng)吳浩看了上百遍。
試驗(yàn)系統(tǒng)既龐大又復(fù)雜，如果出現(xiàn)什么破壞狀況，沒時(shí)間再做新試驗(yàn)件，直接影響火箭復(fù)飛�！皠傞_始，試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪铸嫶�，�?jì)算一次需要24小時(shí)，時(shí)間太長(zhǎng)，我就不斷重建、細(xì)化模型，10天之內(nèi)開展了近百次的分析，手都變成‘鼠標(biāo)手’了�！眳呛普f，最終，他們將模型計(jì)算時(shí)間從24小時(shí)縮減到3至4個(gè)小時(shí)。通過仿真分析，她提出二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架在異常三級(jí)工況下存在破壞的風(fēng)險(xiǎn)。
一石激起千層浪。這個(gè)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�！眳呛普f，走別人沒走過的路，就意味著要逢山開路、遇水搭橋。
發(fā)動(dòng)機(jī)載荷工況眾多，全部因素組合起來多達(dá)近百種，而以前試驗(yàn)的原始工況也就十幾種。吳浩和隊(duì)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(gè)月才能做完的試驗(yàn)，仿真結(jié)果與試驗(yàn)符合度高達(dá)98%。
復(fù)飛——打一場(chǎng)漂亮的翻身仗
只有盡快完成復(fù)飛，才能鼓舞隊(duì)伍信心，從失利的影響中走出來，扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面。2020年4月初，完成故障定位后，型號(hào)兩總提出：組織長(zhǎng)七A火箭復(fù)飛任務(wù)，2020年底完成產(chǎn)品準(zhǔn)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�！狈度鹣檎f。
工作進(jìn)度成了擺在研制隊(duì)伍面前的最大難題。長(zhǎng)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(hào)主任設(shè)計(jì)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(yàn)收交付通常需要半年時(shí)間，但為了滿足型號(hào)復(fù)飛進(jìn)度要求，一線人員加班加點(diǎn)，這次只用了3個(gè)月。
去年4月到6月，伺服機(jī)構(gòu)裝配員趙建華沒有休過周末，一直奮戰(zhàn)在一線�！耙�?yàn)榻?jīng)歷了失利，工作中更加細(xì)心，不容一點(diǎn)閃失�！睘榱烁宄a(chǎn)品狀態(tài)，出問題便于查找，他每天都要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行詳細(xì)記錄，即便是沒有要求記錄的信息，他也會(huì)記錄下來。
在長(zhǎng)七A火箭研制過程中，團(tuán)隊(duì)不只準(zhǔn)備了一發(fā)火箭產(chǎn)品，還進(jìn)行了28項(xiàng)地面試驗(yàn)和74項(xiàng)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(xiàng)“三再”工作(再分析、再設(shè)計(jì)、再驗(yàn)證)，改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)。
斷劍重鑄之日，正是王者歸來之時(shí)。2020年12月30日，一枚嶄新的長(zhǎng)七A火箭出爐，完成出廠評(píng)審。長(zhǎng)七A火箭研制隊(duì)伍經(jīng)過300多個(gè)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(cè)試后，就進(jìn)入發(fā)射前的垂直轉(zhuǎn)運(yùn)程序。在文昌航天發(fā)射場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)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�！昂教彀l(fā)射是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)，任何一個(gè)細(xì)小的失誤都會(huì)影響成千上萬人的工作。這些工作看似平凡，實(shí)不簡(jiǎn)單，正是這看似平凡的工作，讓這枚新火箭打了一個(gè)漂亮的翻身仗！”
失敗不是“魔咒”，而是推動(dòng)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(shí)刻”，迎來春暖花開，以“長(zhǎng)七A”為代表的運(yùn)載火箭、托舉著中華民族追尋星辰大海的夢(mèng)想奮楫星河。而那些只爭(zhēng)朝夕，不負(fù)韶華的航天奮斗者，以“敢于戰(zhàn)勝一切艱難險(xiǎn)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(zhǎng)七A火箭，是在長(zhǎng)征七號(hào)火箭的基礎(chǔ)上，與長(zhǎng)三甲系列火箭三子級(jí)組合形成的三級(jí)半火箭，是新一代中型運(yùn)載火箭的主力構(gòu)型，填補(bǔ)了我國運(yùn)載火箭地球同步轉(zhuǎn)移軌道5.5噸至7噸運(yùn)載能力的空白。
長(zhǎng)七A火箭繼承了長(zhǎng)七火箭和長(zhǎng)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(jì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)等深空探測(cè)任務(wù)，為我國航天強(qiáng)國建設(shè)提供重要支持。(本報(bào)記者 柴雅欣)
