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长征五号总体动力系统研制团队:铸就大火箭强劲动力

     来源:中国航天报  发布时间:2019-12-26

在长征五号火箭研制队伍中,有这样一个人:他身上闪烁着航天人所独有的特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的优良品质。他所带领的团队,能看到奋发向上、攻坚克难的昂扬斗志。这就是来自中国航天科技集团公司一院一部的长征五号副主任设计师黄辉及其动力系统研制团队。

航天发展 动力先行

长五动力系统是目前我国火箭最庞大的低温动力系统,研制难度极大,挑战极大。在长五动力系统研制团队中,有深谙动力系统设计之道、运筹帷幄决胜于千里之外的带头人黄辉,有技术精湛、思维缜密的POGO大咖于子文,有思路开阔、创新能力出众的青年才俊张青松、魏一、王丹,还有来自北大的流体专业博士邵业涛以及初出茅庐、干劲儿十足的新生代力量尕永婧、王浩苏。

动力系统又称推进系统,它为航天运输系统或飞行器提供飞行动力和姿态控制力,广泛应用于各种火箭、卫星、飞船、探测器等,完成卫星发射、轨道修正、姿态控制、推进剂沉底、星球着陆/起飞等功能。

动力系统的技术很大程度上决定了运载器的总体性能,是航天运输系统发展的重要支撑,决定了一个国家运载火箭的水平和能力,也决定了一个国家航天的基本规模,所以有“航天发展,动力先行”之说。

长五采用了5米直径结构、3种全新的低温发动机等多种新方案,技术跨度大,研制难度高。长五仅低温推进剂加注量就是我国现役火箭的30多倍,火箭规模可见一斑。

长五火箭芯一级所采用的大推力氢氧发动机,相比于长三甲系列火箭用的氢氧发动机,单机真空推力增幅达9倍之多。可以说,长五火箭动力系统是我国火箭发展至今最为庞大的低温动力系统。

动力系统不仅在系统组件上种类多,而且工作过程涉及推进剂输送、燃烧以及贮箱排液增压、低温流体两相流、蒸发冷凝等复杂的物理化学过程,且各分系统间属紧耦合关系,如飞行过程中推进剂参数的变化对发动机工作特性的影响,气枕压力、温度对贮箱工作条件的影响,气动加热对输送系统的影响等,研制难度极大,挑战极为艰巨。

十年砺箭 只争朝夕

在1986年,航天科技集团一院运载火箭发展战略研究组的专家们对新一代大型运载火箭方案进行了概念研究和初步论证。

在经历了将近20年坚持不懈的论证、预先研究、预发展等阶段后,长五终于在2006年10月正式获得国家批复立项。

黄辉带领他的团队立项之日起,全面起动长五火箭动力系统的研制工作,先后完成了总体方案设计、分系统任务书的提出以及各项关键技术的攻关、复核复算、地面验证试验等工作,并于2009年转入初样研制。

初样阶段他们重点围绕关键技术深化研究、系统级重要试验验证、动力系统试车等,开展了动力系统总体方案及优化设计、主发动机研制、增压输送系统设计、关键单机研制等工作。

又经过4年艰苦卓绝的研制,黄辉和他的小伙伴们完成了初样阶段产品研制和地面试验验证工作,验证了动力系统设计方案的正确性,全面转入试样研制阶段。

攻坚克难 方显英雄本色

在长五动力系统研制过程中,需要进行大量关键技术攻关,地面试验难度大、风险高、规模大。

黄辉带领动力团队围绕大型低温火箭的POGO抑制技术等关键技术展开了详细的系统设计、理论分析和试验验证工作。

团队先后完成了氧循环预冷试验、氢循环预冷试验、助推煤油箱增压原理性试验、助推氧箱含杂质气体自生增压试验、冷氦增压常温系统级试验等。

通过大量的理论研究、试验验证,黄辉带领他的动力研制团队充分考核与验证了动力系统各项关键技术,并达到国内领先、国际一流水平,为大火箭的研制立下了汗马功劳,为长五首飞提供了强劲的动力。

动力系统试车、全尺寸贮箱出流试验、中国文昌航天发射场合练是黄辉及其动力团队牵头开展的众多试验中三大代表性试验。他们牵头组织开展的长五芯级动力系统试车是一院继长三甲火箭三子级动力系统试车之后20年来的首次氢氧动力系统试车,规模之大、历时之久、难度之高均创造了新的历史。

当宣布动力系统试车圆满成功时,当冲破云霄的怒吼戛然而止时,当大家喜极而泣准备欢呼时,却看到了依然坚守在岗位上,时刻关注状态和参数的黄辉和他的小伙伴们。

历经10年研制的磨练,黄辉带领小伙伴们一起成长、一起欢笑,获得了省部级奖励十余项、院阶段成果奖及技术改进奖30多项,授权专利20多个,在国内外核心期刊及学术会议发表论文数百篇。

通过艰苦卓绝的努力,研制团队实现了专业能力和水平的不断提升,建立了动力系统仿真设计平台,工具体系建设迈上了新的台阶。多名新人茁壮成长,能够独立承担动力系统总体设计工作并胜任发射场动力系统指挥岗位,人才培养效果显著。

通往成功的路有多远,需要一步一步地去丈量;通往成功的路有多难,需要一步一步地去品味。但是,长五总体动力系统研制队伍在路上,不管艰难险阻,都会风雨兼程,职责所在、使命使然,风雨过后的彩虹更加绚烂。(部轩)