中新網(wǎng)10月16日電 題：“避雷針”逃逸塔-長征火箭的新面孔
——中國神舟神箭研制的12大攻關(guān)奇跡之一
作者：馮春萍
長征二號(hào)F火箭取消了其他火箭一旦姿態(tài)不穩(wěn)便自動(dòng)自毀的功能，配備了逃逸系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)意外，它可以隨時(shí)啟動(dòng)。逃逸系統(tǒng)也叫逃逸塔，在飛船的頂部，塔高8米，從遠(yuǎn)處看像是火箭上的避雷針,與一般火箭圓錐形的頭部很不相同。它的任務(wù)是在火箭起飛前900秒到起飛后160秒時(shí)間段內(nèi)，也就是飛行高度在0公里至110公里時(shí)，萬一火箭發(fā)生故障，它可以拽著軌道艙和返回艙與火箭分離，并降落在安全地帶，幫助飛船上的航天員脫離險(xiǎn)境。
逃逸救生系統(tǒng)是因?yàn)榛鸺赡艹霈F(xiàn)危及航天員生命安全的故障而存在的，因此在制定逃逸系統(tǒng)方案，提出逃逸系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)之前，首先要清楚究竟會(huì)發(fā)生哪些故障。從火箭發(fā)生過的事故以及美蘇的載人航天經(jīng)歷可以看出，上升段最大的危險(xiǎn)來源于火箭，最嚴(yán)重的后果是火箭爆炸，因此最有效的方式是“逃離”危險(xiǎn)區(qū)域。
逃逸系統(tǒng)被公認(rèn)為是火箭研制中最難啃的一塊骨頭。
在長征二號(hào)F火箭研制初期，中國航天科技集團(tuán)公司所屬中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院的設(shè)計(jì)師面對(duì)生疏的“逃逸”二字緊鎖雙眉，頗有陷入困境之感。在此之前，他們只是在國外的畫報(bào)上看到過逃逸火箭，而要在沒有任何可借鑒的資料相助的前提下，“變”出一個(gè)逃逸裝置，著實(shí)讓他們有些束手無策。走在世界載人航天前列的俄羅斯人聽說后曾提出：中國的生產(chǎn)和工藝水平無法達(dá)到載人航天工程對(duì)火箭的要求。只要中方出資，俄方可以直接提供圖紙和產(chǎn)品。面對(duì)傲慢與偏見，中國的火箭研制人員反而增加了挑戰(zhàn)難題的決心。
從此，設(shè)計(jì)室的燈光夜夜閃爍。多少個(gè)不眠的夜晚，多少次不休的假日，生產(chǎn)車間里總是忙碌著設(shè)計(jì)人員以及工藝、檢驗(yàn)人員的身影。他們自編出一萬多條程序，利用容量有限的微機(jī)，進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)字計(jì)算。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)了正確的參數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)人員驚喜得幾乎跳了起來。
逃逸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由五種固體發(fā)動(dòng)機(jī)及整流罩的上半部分組成。這五種發(fā)動(dòng)機(jī)分別是逃逸主發(fā)動(dòng)機(jī)、分離發(fā)動(dòng)機(jī)、偏航俯仰發(fā)動(dòng)機(jī)、高空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)和高空分離發(fā)動(dòng)機(jī)。逃逸主發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)是為逃逸飛行器與故障運(yùn)載火箭的分離及逃逸飛行器脫離危險(xiǎn)區(qū)提供動(dòng)力。
逃逸分離發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)是為返回艙與逃逸飛行器的分離及逃逸塔和運(yùn)載火箭的分離提供動(dòng)力。
偏航、俯仰發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)是，當(dāng)發(fā)射臺(tái)逃逸時(shí)，使逃逸飛行器能夠偏出一定的水平距離(為返回艙著陸提供條件)，其它情況逃逸時(shí)使逃逸飛行器偏出故障火箭的飛行管道，將其布置在分離發(fā)動(dòng)機(jī)的上部，以便在相同的推力下能夠產(chǎn)生更大的力矩。
高空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)是：在逃逸塔拋掉以后，為逃逸飛行器提供離開故障火箭的動(dòng)力，同時(shí)在發(fā)射臺(tái)附近用來提高發(fā)射臺(tái)逃逸彈道頂點(diǎn)的高度和水平距離。
高空分離發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)是：在無塔逃逸時(shí)為返回艙與逃逸飛行器的分離提供動(dòng)力。
發(fā)動(dòng)機(jī)分布在位于火箭頭部的逃逸系統(tǒng)和上部整流罩上，上部逃逸塔內(nèi)有10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，從上至下為控制、分離、主逃逸和高空逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)，前三種負(fù)責(zé)39公里高度以下的逃逸工作，后一種在39至110公里高度內(nèi)發(fā)揮作用。細(xì)心的人都會(huì)發(fā)現(xiàn)，逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)的外形很是特別，噴管彎彎的，倒掛著，和別的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管都不一樣。面對(duì)這種“異型”的東西，我國的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專家們也曾“迷惑”過，當(dāng)年僅從有限的外國報(bào)紙、雜志上偶爾看見過，甚至都搞不清哪個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)，也不知道它到底行不行。
1993年5月，當(dāng)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)主任設(shè)計(jì)師、現(xiàn)任總設(shè)計(jì)師劉霓生赴俄羅斯考察時(shí)，與俄方人員談起發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，僅一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，人家開口就要80萬美元，令他這個(gè)中國同行很是受“刺激”，心想還是回去自己搞吧，不信我們搞不出來。漸漸地，我們要搞的發(fā)動(dòng)機(jī)是什么樣，他們?cè)谀X中有了大致輪廓，那就是借鑒美俄兩個(gè)航天大國的各自經(jīng)驗(yàn)與特點(diǎn)，走出具有中國特色的路。
經(jīng)過選型、論證、研制、試驗(yàn)，到1995年4月19日，逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)第一次矗立在了位于秦嶺深處的試車臺(tái)上，大家對(duì)它充滿希望。巨大的轟鳴聲在山谷里回響起來，不過1. 6秒，噴管彎處突然噴出了火苗，并很快就燒出一個(gè)大洞，現(xiàn)場(chǎng)的人們都驚呆了。只不過片刻工夫，發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體都被煙火熏得黑黑的，山上的草也被燒著了，試車臺(tái)周圍一片慘狀，議論聲也隨之而起。這種倒掛的噴管又一次引來質(zhì)疑。
經(jīng)過改進(jìn)，這一年的8月底，逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)第二次立在試車臺(tái)上。設(shè)計(jì)師們的壓力顯得比第一次還要大，生怕再出現(xiàn)什么“閃失”。發(fā)動(dòng)機(jī)在試車臺(tái)應(yīng)“挺”3.2秒，如果像上一次頂不過1.6秒，逃逸就成了一句空話。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火了，有人算計(jì)著時(shí)間。一分一秒過去，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)受住了考驗(yàn)。但經(jīng)檢查，彎管內(nèi)部2厘米厚的絕熱層卻被燒光了，露出了金屬部分，高壓高溫的燃?xì)庠斐闪藢?duì)噴管的嚴(yán)重?zé)g，其后果是會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。
這時(shí)候，在航天科技集團(tuán)航天動(dòng)力研究院，上上下下全都積極行動(dòng)起來，在攻關(guān)戰(zhàn)中“沖鋒陷陣”。動(dòng)力機(jī)械廠50歲的銑工李雅杰，一位絕技絕招人才，在技術(shù)攻關(guān)中立下汗馬功勞。加工彎管無從下手，他就想辦法改進(jìn)工裝并不斷加以完善。他干第一個(gè)彎管時(shí)，用了24天，以后只用8天就可完成。發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體到他手里時(shí)，已經(jīng)在其他工序上干了三個(gè)月，是否滿足設(shè)計(jì)、工藝要求，就看他這價(jià)值70萬的最后一刀了。他內(nèi)心的壓力也很大，尤其是頭兩年，來活時(shí)心里直害怕。而他干的活，必須跟繡花似的，心得靜，一點(diǎn)問題也不能出。他銑密封槽的時(shí)候，壓力最大，就像雕刻一件藝術(shù)品，必須一刀一刀地用心完成每一個(gè)細(xì)節(jié)，如果稍有心浮氣噪，就有可能起不到密封作用了。在加工發(fā)動(dòng)機(jī)的絕熱層時(shí)，由于使用的材料掉毛，粘在手臂上引起過敏，弄得皮膚有紅又腫，后來是靠膠布將侵進(jìn)皮膚的纖維一點(diǎn)一點(diǎn)粘下來的，苦著實(shí)吃了不少。
發(fā)動(dòng)機(jī)的形狀復(fù)雜，工作環(huán)境苛刻，瞬時(shí)承受的力非常之高，因此，僅在絕熱方面，就有十幾個(gè)項(xiàng)目需要工藝攻關(guān)。承擔(dān)此項(xiàng)任務(wù)的研究所，試驗(yàn)了多種絕熱材料。一種碳纖維的絕熱帽，一開始是用手貼，手可以進(jìn)去，但使不上勁。改用膠粘的辦法后，一個(gè)絕熱帽就得干20多個(gè)晝夜。那種材料的氣味特別大，還得彎著腰干，一些人因此嘔吐不止。材料貼好后要固化，這時(shí)若產(chǎn)生氣泡，就會(huì)像爆米花一樣裂開，這就還得改進(jìn)工藝。
1997年4月下旬，逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)第三次試車。改進(jìn)后的絕熱套安裝到了發(fā)動(dòng)機(jī)里。點(diǎn)火發(fā)動(dòng)到3.2秒，一切正常。發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)剛剛停下來，逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)第一任總設(shè)計(jì)師陳立學(xué)很快就走近試車臺(tái)，用手撫摸了一遍發(fā)動(dòng)機(jī)，一點(diǎn)也不燙手。第二次試車時(shí)，他也曾想這樣摸一下的，但當(dāng)時(shí)彎管處已經(jīng)燒得發(fā)藍(lán)，他沒敢碰。這一次，他放心地笑了：發(fā)動(dòng)機(jī)的難題到此徹底解決了。
此后，有俄羅斯專家到航天動(dòng)力研究院講學(xué)，評(píng)價(jià)他們研制的逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量可靠，比俄羅斯的水平更高。整個(gè)逃逸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，都很復(fù)雜與艱難。但是，就像解決發(fā)動(dòng)機(jī)的難關(guān)一樣，1997年第一季度，逃逸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)全部完成交付，最終保證了火箭全箭研制、試驗(yàn)的順利進(jìn)行。
