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成功|从首飞到复飞从失利到成功 长征七号A火箭复飞故事

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重铸利箭
长征七号A火箭复飞故事
4月9日7时01分 ， 长征四号乙运载火箭成功将试验六号03星发射升空 ， 这是长征系列运载火箭的第365次航天飞行 。
火箭是航天事业发展的基础 ， 目前 ， 我国最新亮相的长征系列火箭是“长征七号A” 。
3月12日凌晨1点51分 ， 中国文昌航天发射场 ， 随着巨大的轰鸣声 ， 一道橘红色尾焰划过深蓝天际 ， 长征七号A运载火箭划出一道绚丽的曲线 ， 成功将试验九号卫星送入预定轨道 。 作为填补中国运载火箭高轨轨道运载能力空白的新构型火箭 ， 长七A的成功飞行经历了一些“小波折” 。
【成功|从首飞到复飞从失利到成功 长征七号A火箭复飞故事】去年3月16日 ， 长七A火箭未能将卫星送入预定轨道 ， 发射任务失利 。 随后 ， 研制队伍踏上了寻找首飞失利答案的旅程 。 从首飞到复飞 ， 从失利到成功 ， 在过去的361个日夜里 ， 他们是如何应对失利阴霾 ， 又是如何重整行装、逆风飞翔的？
失利——尽快拿到所有遥测数据
2020年3月16日 ， 长七A火箭首飞 。
火箭发射前 ， 试验队组织了抢险队 ， 在室外场地随时待命 ， 以应对射前各种突发状况 。 长征七号系列型号办公室副主任田玉蓉也盯在抢险队现场 。
发动机点火正常 ， 抢险队任务结束 。 田玉蓉长长地舒了一口气 ， “火箭当时飞得挺好的” 。
就在和同事一起回指控大厅的路上 ， 手机响了 ， “飞行曲线好像有问题 。 ”听到这句话 ， 田玉蓉的心一下子揪了起来 。 “脑子一片空白 ， 抬起腿就往指控大厅跑 。 本来没多远的路 ， 但感觉特别长 ， 怎么也跑不到头 。 ”
指控大厅里 ， 试验队员们已经聚在长七A型号两总(总指挥、总设计师)周围 。 点火后162秒内 ， 火箭飞行曲线完美 ， 无论是飞行的高度还是速度 ， 都与理论值近乎吻合；飞行到168秒时出现故障 ， 星箭坠毁于太平洋 。 问题出在哪里？
“需要尽快拿到所有的遥测数据 。 ”田玉蓉立刻联系发射场的同事 。 “大家都想尽快找到原因 ， 开展下一步工作 。 ”田玉蓉说 ， 大家随即开始和时间赛跑 ， 深夜一点多 ， 他们拿到了所有数据 。
“我觉得我半年的生命都没了 。 ”长七A火箭副总设计师马忠辉说 ， 从跟产到发射 ， 她大半年的心血都花在了这枚新火箭上 。
失利猝不及防 ， 当务之急是赶紧找出问题 。 马忠辉和专家、队员们一遍又一遍地看视频 ， 判读数据 ， 分析原因；型号两总组织各个单位确定各自产品的工作状态……通过连夜分析 ， 大家发现了一个现象：助推器氧箱发动机入口处压力不足 。
为什么会出现这个现象？它是“元凶”吗？
归零——最重要的是找到造成故障的原因
试验队回京后 ， 按照当时的疫情防控政策 ， 需要居家隔离14天 。 时间不等人 ， 队员们主动提出“集中隔离”要求 。
“尽快归零是我们的责任 。 ”40多名核心队员在长征宾馆住下 ， 每天搭乘班车 ， 往返于宾馆和归零工作地 ， 各路专家、科研和工程技术人员紧张有序地投入到对长七A火箭的故障排查和修复工作 。
这是马忠辉参加工作十几年来第一次遇到归零 ， “将遥测数据与飞行过程中的异常现象关联起来 ， 通过找到最初的异常现象 ， 定位哪个系统出了问题 ， 再利用试验和分析判断引起异常现象的原因 ， 像破案一样 。 ”马忠辉说 ， 归零最重要的是找到造成故障的原因 。 它不意味着否定以前的工作 ， 而是将技术上做得不到位的地方补上 。
逆风飞翔的361天开始了 ， 整个队伍投入到紧张的归零工作：每天对着电脑 ， 一遍又一遍地看数据、看视频 ， 把数据汇成曲线；再进行纵横比对 ， 分析每一个细节 ， 生怕遗漏某个异常环节 ， 影响故障定位 。
首飞过程中 ， 火箭在一级飞行段末期 ， 距离一级分离仅剩下几秒时间时出现异常 。 因为熟悉相关技术 ， 箭体结构设计师姚瑞娟主动报名参与归零工作 ， “每天判读数据、开会讨论 ， 早的话晚上9点多结束 ， 通常是半夜才能结束 。 ”姚瑞娟说 。
当故障问题越来越明朗 ， 并逐渐聚焦到动力系统时 ， 动力总体专业的设计师们心里五味杂陈 。 有的人成宿地坐在机房里看数据 ， 反复问自己：为什么没有考虑到这些问题？
长七A火箭总设计师范瑞祥见此情景 ， 便劝他们：这是专业认识的问题 ， 是大家都没有认识到的深层次问题 ， 跟个人没有关系 ， 要正确看待它 。
面对这个从未预想到的问题 ， 马忠辉得出了一个教训：技术问题是深奥的 ， 我们要敬畏技术 ， 一是要严谨 ， 二要验证到位 ， 千万不能想当然 。
仿真分析定位了故障 ， 但光有理论分析还不够 ， 要通过试验加以验证 。 归零时间紧迫 ， 给队伍提出了高难度的考验 。
火箭的失利飞行视频 ， 中国运载火箭技术研究院总体设计部三室强度组副组长吴浩看了上百遍 。
试验系统既庞大又复杂 ， 如果出现什么破坏状况 ， 没时间再做新试验件 ， 直接影响火箭复飞 。 “刚开始 ， 试验模型十分庞大 ， 计算一次需要24小时 ， 时间太长 ， 我就不断重建、细化模型 ， 10天之内开展了近百次的分析 ， 手都变成‘鼠标手’了 。 ”吴浩说 ， 最终 ， 他们将模型计算时间从24小时缩减到3至4个小时 。 通过仿真分析 ， 她提出二级发动机机架在异常三级工况下存在破坏的风险 。
一石激起千层浪 。 这个结论一出 ， 就遭到很多专家的质疑 。 “我心里也打鼓 ， 但既然发现了潜在的问题 ， 就要打破砂锅问到底 。 ”吴浩说 ， 走别人没走过的路 ， 就意味着要逢山开路、遇水搭桥 。
发动机载荷工况众多 ， 全部因素组合起来多达近百种 ， 而以前试验的原始工况也就十几种 。 吴浩和队员们通过仿真将近百种工况缩减到10种 ， 最终用14天完成了一般需要两三个月才能做完的试验 ， 仿真结果与试验符合度高达98% 。
复飞——打一场漂亮的翻身仗
只有尽快完成复飞 ， 才能鼓舞队伍信心 ， 从失利的影响中走出来 ， 扭转被动局面 。 2020年4月初 ， 完成故障定位后 ， 型号两总提出：组织长七A火箭复飞任务 ， 2020年底完成产品准备 ， 让火箭具备出厂条件 。
“这是顶着巨大的舆论压力和生产压力做出的决定 ， 复飞任务至关重要 ， 必须全力以赴 。 ”范瑞祥说 。
工作进度成了摆在研制队伍面前的最大难题 。 长七A火箭伺服系统(用来精确跟随或复现某过程的反馈控制系统)型号主任设计师陈克勤说 ， 生产一发箭 ， 伺服产品从生产齐套、装配、装调到验收交付通常需要半年时间 ， 但为了满足型号复飞进度要求 ， 一线人员加班加点 ， 这次只用了3个月 。
去年4月到6月 ， 伺服机构装配员赵建华没有休过周末 ， 一直奋战在一线 。 “因为经历了失利 ， 工作中更加细心 ， 不容一点闪失 。 ”为了更清楚产品状态 ， 出问题便于查找 ， 他每天都要对产品进行详细记录 ， 即便是没有要求记录的信息 ， 他也会记录下来 。
在长七A火箭研制过程中 ， 团队不只准备了一发火箭产品 ， 还进行了28项地面试验和74项技术状态更改 。 除了更改影响飞行的技术状态 ， 还开展了200多项“三再”工作(再分析、再设计、再验证) ， 改进薄弱环节 。
断剑重铸之日 ， 正是王者归来之时 。 2020年12月30日 ， 一枚崭新的长七A火箭出炉 ， 完成出厂评审 。 长七A火箭研制队伍经过300多个日夜的奋战 ， 踏上了复飞新征程 。
组装完毕的火箭挺拔高大 ， 在完成一系列总装测试后 ， 就进入发射前的垂直转运程序 。 在文昌航天发射场转运路的尽头 ， 巨大的发射塔架 ， 张开双臂将火箭揽入怀中 。
望着高耸的火箭 ， 马忠辉感慨万千 。 “航天发射是一个高风险行业 ， 任何一个细小的失误都会影响成千上万人的工作 。 这些工作看似平凡 ， 实不简单 ， 正是这看似平凡的工作 ， 让这枚新火箭打了一个漂亮的翻身仗！”
失败不是“魔咒” ， 而是推动中国航天发展的“催化剂”；逆境不是绝境 ， 而是磨砺意志的“试金石” 。 走过“至暗时刻” ， 迎来春暖花开 ， 以“长七A”为代表的运载火箭、托举着中华民族追寻星辰大海的梦想奋楫星河 。 而那些只争朝夕 ， 不负韶华的航天奋斗者 ， 以“敢于战胜一切艰难险阻、勇于攀登航天科技高峰”的精神 ， 助力中国航天走向宇宙更深处 。
◎链接
长七A火箭 ， 是在长征七号火箭的基础上 ， 与长三甲系列火箭三子级组合形成的三级半火箭 ， 是新一代中型运载火箭的主力构型 ， 填补了我国运载火箭地球同步转移轨道5.5吨至7吨运载能力的空白 。
长七A火箭继承了长七火箭和长三甲系列火箭的技术基础 ， 采用“通用化、系列化、组合化”设计理念 ， 有利于火箭组批生产 ， 支撑未来该型火箭的高密度发射 。 根据目前任务安排 ， 长七A火箭2025年前任务饱满 ， 每年将执行3到5次发射任务 。 后续 ， 长七A火箭还将根据任务需求 ， 研制更大直径整流罩构型 ， 改造后既可执行零度轨道倾角卫星发射任务 ， 也可执行探月、探火和小行星探测等深空探测任务 ， 为我国航天强国建设提供重要支持 。 (本报采访人员柴雅欣)

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