刀尖|专访长征五号运载火箭副总设计师陈建华:发动机研制是刀尖上舞蹈 正攻关更强劲的“心脏”

以前老所长说 , 一个航天人只要能完完整整参加一个型号的研发 , 对他来说就非常幸运了 , 他们那代人等了几十年才赶上好时光 。 当时 , 我还不太理解 , 而现在 , 我们已经研制了不止一个型号 。 我认为 , 一个科研工作者一生中有机会真正承担国家重大型号研制任务 , 应该引以为荣 。
2020年12月14日 , 嫦娥五号轨道器与返回器组合体顺利完成第一次月地转移轨道修正 。 这也意味着嫦娥五号距离返回地球又近了一步 。
时间倒回22天前 。 11月23日晚上10时许 , 距离嫦娥五号发射不足7小时 , 寓意圆圆满满的4120个“成功包子”送至海南文昌航天发射基地指挥大楼 , 让航天一线人员能够在火箭发射前吃上一口热腾腾的包子 。

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▲陈建华和同事在发射前夕吃“成功包”
在休息大厅 , 媒体直播镜头捕捉到长椅上一位头发稀松的中年男子 , 面对采访人员他谈笑自如 。 “10点半吃包子 , 有些人一次能吃四个 。 我争取吃两个 , 好事成双嘛 。 前面的阶段很完美 , 中间这个过程要进行检测和判定 , (我)也就放松了 , (发射)一定圆满成功 。 ”
说这话的人叫陈建华 , 他是长征五号运载火箭副总设计师、航天科技集团六院11所液氧煤油发动机副总师 。
几个小时后 , 11月24日凌晨4点30分 , 长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空 , 成功将“嫦娥五号”月球探测器送入地月转移轨道 。

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▲陈建华
火箭发动机是火箭和航天器的心脏 , 是航天事业的基石 , 其发展水平决定了航天活动的规模和实力 , 支撑了国家进出空间、和平利用空间的能力 , 是国家科技水平的重要体现、国家安全的重要保障 。
此次发射嫦娥五号探测器的长征五号运载火箭 , 配套了8台120吨级液氧煤油发动机、2台50吨级氢氧发动机等大小30台火箭发动机 , 全部来自陈建华所在的航天科技集团六院 。

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▲长征五号遥五运载火箭
“发射之前为什么不紧张?因为我们已经把要担心的事情提前全部都做好了 。 ”近日 , 在位于西安航天基地的航天科技集团六院11所 , 陈建华向红星新闻采访人员回忆起发射当天的场景 。
“发展航天 , 动力先行” , 对于这句话 , 陈建华有着深刻的认识和思考:“前辈说的话是中国航天经验的总结 , 发展航天离不开动力 , 就是要追求稳定性、安全性、可靠性和先进性 。 航天动力这个东西 , 一旦遇到拦路虎就不容易攻克 。 为什么我们能很快攻克 , 因为我们是通过几代人的努力 , 好不容易造就了现在的局面 。 ”
【谈发射】
发射前一周曾出现小问题
当天迅速解决
红星新闻:您和您的团队在此次发射中承担了哪些任务?
陈建华:长征五号是大运载火箭 , 一般的火箭从出发到完成任务返回就一个月 , 而长五需要60天左右 , 这还不包括前期准备 。 所以这次发射我在文昌呆了56天 , 中间只有4天回西安处理了点事情 , 就立刻返回文昌 。
发动机有成千上万个零件 , 核心件也有很多 , 交付之前已经在西安多次测试 , 为的就是把最好的状态打包交出去 。 发动机到达文昌后 , 在发射前 , 是做大量的检查工作 , 还是尽量少做?这是需要思考的一个问题 。 我们目的只有一个 , 就是确认它状态良好 , 确保上天飞行零故障 。 如何保证状态良好?该检测的地方一定要检测 。 只有你工作都做到位了 , 问题它才不会发生 , 如果工作没做到位 , 你在那边祈祷是没有用的 。

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▲陈建华接受媒体采访
红星新闻:如何评价我们的发动机在这次发射中的表现?
陈建华:这次发射是长征五号搭载嫦娥五号 , 加起来我们叫十全十美 。 从结果看 , 火箭入轨精度是十环中的十环 , 靶心中的靶心 , 准确无误地将嫦娥五号送达预定轨道 。 我个人还是感到很自豪 , 可以说从发动机备料开始 , 到生产、试验、交付、组装、运输、检测 , 一直到最后的发射到达精准入轨 , 圆满完成任务 。

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红星新闻:发射前有没有遇到什么问题?
陈建华:靶场无小事 , 一点点的事情都不要小看它 , 如果不注意它可能会不断放大 , 最后可能变成影响成败的大事 。 距离火箭发射一周前 , 出现了一个小小的问题 , 我们当时承受了巨大的压力 。 中午12点发现问题 , 下午3点通知开会 , 晚上5点高层都来了 。 我当时代表六院发言 , 已经把问题想清楚了 , 晚上10点彻底解决 。 当天发现问题 , 当天解决问题 。 这个时候很多人都在给我们点赞 。
红星新闻:每次长五火箭发射您都在场 , 这次点火倒计时的时候您紧张吗?
陈建华:发射当天 , 发动机测试时 , 我们的参数全部满足要求 , 液氧加注也很顺利 , 指挥员报告说一切顺利 , 让大家休息一下 。 央视来采访的时候 , 我刚好在外面坐着等吃包子 , 视频直播中可以看到我当时的心情 , 整个人还是很放松的 , 那是在发射前一天晚上10点的时候 。 发射之前为什么不紧张?因为我们已经把要担心的事情都提前做好了 。
当天凌晨4点30分倒计时 , 我们精神全神贯注 , 点火前所必须的最低发射条件、发动机点火前参数都必须全面满足要求才能放飞 。 点火的时候我一直在看参数 , 所有的参数一到位 , 我基本上就放心了 。
【谈发动机】
发动机之难 , 难在不稳定性
红星新闻:都说火箭发动机很复杂很难 , 液氧煤油火箭发动机到底难在哪些地方?
陈建华:发动机这个东西 , 很多人不太理解 , 甚至有些学者也认为理论上很成熟 , 没什么困难 。 实际上 , 液体火箭发动机是一门试验性的科学 , 是技术中的“高技术” 。 什么意思呢?发动机一定要经过试验暴露问题才能提高可靠性 , 改进后再试验 , 是不可回避的 , 没有反复的锤炼不能发现问题 。 所以液氧煤油发动机最早期的研究小组取名“高技术组” , 也反映了这种发动机的特质 。
在液体火箭发动机专业术语里 , 有一个很让人头痛的词儿 , 叫“不稳定性” 。 一旦发生不稳定性 , 就很可能造成爆炸 。 不稳定性是液体火箭发动机研制中的第一大难关 , 因为它飘忽不定 。 难度极大 。 过去很少有人研究这个问题 , 因为它涉及到燃烧、传热、流动相关的所有问题 , 极其复杂又极其危险 。

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从液氧煤油发动机研制到现在30来年 , 我们仍然在对这个问题进行研究 。 一个问题居然孜孜不倦、乐此不疲30年 , 而且越研究越能发现一些新问题 , 特别是一些新的技术风险 。 因此 , 搞火箭发动机 , 通俗来讲 , 是一个在刀尖上跳舞的专业 。 能不能攻破问题 , 把控问题 , 既要看团队能不能吃苦 , 还要看你能不能掌握平衡 , 需要机动灵活 , 还要有灵感 。
红星新闻:除了火箭发动机研发技术 , 还会遇到哪些现实中的难题?
陈建华:发动机研制过程 , 先设计图纸再后开始加工 , 加工出来不知道产品的好坏 , 就需要到试车台上去测试 。 我们过去液氧煤油发动机是斜着试 , 现在竖着试 , 试的时候发动机推力可调节 , 过去发动机是额定推力不可调 。 在试车台上 , 通过不断调节推力大小 , 发动机在不同变化的情况下才可能暴露问题 。
【刀尖|专访长征五号运载火箭副总设计师陈建华:发动机研制是刀尖上舞蹈 正攻关更强劲的“心脏”】
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▲陈建华团队研发的液氧煤油发动机在试车台试验
最早的试车台在三线山沟里 , 2005年新的试车台建好启用后 , 对我们国家液氧煤油发动机的研发起到了巨大作用 。 每一个给国家的发动机交付前都要在这个试车台上试验 , 获得精准的试验数据 。
随着我们技术的进步 , 新研制出的发动机已经超出现有试车台最大承载能力 。 新建更大推力的试车台 , 也是眼下的当务之急 。
【谈压力】
曾在试验前睡不好
梦到发动机爆炸
红星新闻:航天工程需要做到万无一失 , 您作为发动机总师 , 肯定也承担了无法想象的压力 。
陈建华:我们这一行跟学校教书不一样 , 学校算错了可以重新算一遍 。 我们出现故障后要及时改进 , 如果改的不准还会出问题 。

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▲陈建华
我记得十几年前 , 发动机试车时出过一个大故障 , 我和院里面同事被叫去北京汇报 。 我当时还年轻 , 见到满屋子院士紧张到发抖 。 我的老师张贵田院士走过来告诉我说 , 有他在 , 让我不要着急 , 该说什么慢慢说 。 就这么一句话 , 我当时心情就平静下来了 。 最后院士们终于同意了我们的试车方案 , 在试验前的半个月 , 大家每天晚上都睡不好 , 消除不了压力 , 就连做梦都会梦到发动机爆炸 。
压力能排解吗?你看到我现在心平气和 , 但当面对确保发射成功的压力时 , 却是很难排解的 。

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现在大部分人都有黄金周 , 七天假多美好啊 。 我们的黄金周在哪里呢?几乎都在厂里、在实验室里 , 不知不觉时间就都过去了 。
航天动力这个东西 , 一旦遇到拦路虎就不容易攻克 , 你没看过别人走弯路 , 我看过 , 走弯路有时候要走很长时间才能出来 。 为什么我们能很快攻克 , 我们是通过几代人的努力 , 好不容易造就了现在的局面 。 美国登月土星5号运载火箭发动机研制遇到不稳定性问题 , 几乎费了九牛二虎之力 , 花了几年时间才走出来 。

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▲陈建华与中国工程院院士张贵田、航天科技集团六院副院长李斌讨论技术问题
红星新闻:接下来长征五号还承担了发射空间站核心舱等国家重大任务 。
陈建华:是的 。 能够参与这样的任务是我辈的荣幸 , 要感谢建设航天强国的这个新时代 。
航天精神最深刻的时代内涵 , 就是奋斗与奉献 。 我现在也已经50多了 。 记得刚工作的时候 , 老所长跟我说 , 你们这些年轻的娃娃赶上了好时光 。 他说我们现在要研制中国最先进的发动机 。
提出这个计划的时候 , 我们还在陕西凤县那条山沟里 , 当时什么都没有 , 就只有一张白纸 。 就在那种情况下 , 他们提出我们要做世界上最先进的液体火箭发动机 。 那时候很多基本的生活问题都没有完全解决 , 攀登这个高峰当时是不可想象的 。
以前老所长说 , 一个航天人只要能完完整整参加一个型号的研发 , 对他来说就非常幸运了 , 他们那代人等了几十年才赶上好时光 。 当时 , 我还不太理解 , 而现在 , 我们已经研制了不止一个型号 。 我认为 , 一个科研工作者一生中有机会真正承担国家重大型号研制任务 , 应该引以为荣 。
红星新闻采访人员 任江波 摄影 王红强
编辑 郭宇
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