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刘竹生 心中最美是火箭

发表时间:2007-04-16

人物简介:刘竹生(1939.11-),黑龙江哈尔滨人。1963年毕业于哈尔滨工业大学导弹工程系,2009年当选中国科学院院士。火箭总体设计专家,中国航天科技集团第一研究院研究员,现任中国载人航天工程“长征二号F”火箭系统总设计师。现受聘于中北大学担任双聘院士[1] ,在中北大学承担导航工业研究需求方向指导,测试系统研发技术指导等任务,协助中北大学团队合作申报项目2项。

长期从事运载火箭的研制工作。曾负责我国首枚捆绑式运载火箭长征二号E的核心技术-助推器捆绑分离系统研制,提出了捆绑分离方案,设计了捆绑分离机构。在担任载人运载火箭总设计师期间,主持了长征二号F火箭的总体方案和技术设计,主持多项关键技术攻关;在神舟七号任务研制期间,提出“变能蓄压器”方案,解决了“纵向耦合振动(POGO)”难题;协助工程总体对舱外航天服的技术方案及指标、试验项目及结果给予指导和把关。曾获国家科技进步特等、一、二等奖等多项奖励。

2005年10月12日,执行我国第二次载人飞行发射任务的长征二号F火箭再显神威,以雷霆万钧之势直刺苍穹,将载有两名航天员、进行多天飞行的神舟六号飞船送入太空,创造了中国航天史上又一座新的里程碑。

神舟六号载人飞船的发射成功再一次证明,长征二号F火箭是具有极高可靠性和安全性的火箭,是值得我们骄傲的“神箭”。随着指挥员“船箭分离,飞船入轨”的洪亮声音,山呼海啸般的欢呼声和掌声响彻测控大厅。此时此刻,一位两鬓斑白的长者,眼含热泪,心潮澎湃。火箭发射那惊心动魄的10分钟,他就像目送自己女儿出嫁一般,望着火箭从点火、起飞,到渐行渐远,直至飞入厚厚的云层,飞向遥远的天际。

他就是长征二号F火箭总设计师刘竹生,一位66岁的宽厚长者,一位为中国运载火箭事业奋斗了40余载的老航天人。当长征二号F火箭以优美的身姿将载有两名航天员的“神舟”飞船送上太空,那划破天际的优美弧线,为刘竹生总师的火箭生涯又画上了一个惊叹号。

献身航天终不悔

高高的个子,面容清矍,目光睿智,笑容谦和,这是刘总给人的第一感觉。一位智慧和亲和的长,一如板桥诗画中的劲竹,不张不扬,静若溪水,清澈透明,用毕生的心血,铸造出中国第一枚载人神箭。

刘竹生是我国运载火箭捆绑分离技术的开拓者,他攻克的助推捆绑分离技术填补了我国运载火箭捆绑技术的空白,使我国进入了世界捆绑运载火箭的先进行列。该项技术在后续的多种火箭中得到推广使用,为提高我国火箭的运载能力和实现载人航天奠定了基础。

从1998年开始,刘竹生挑起了发射飞船的长征二号F火箭总设计师的重担。此后,他就与“神箭”融为一体,捆绑而生。短短几载,长征二号F火箭研制队伍在他和总指挥的带领下,攻克了道道难关,设计生产出目前中国起飞质量最大、长度最长、系统最复杂的火箭,使我国成为世界上第三个掌握载人运载技术的国家。长征二号F火箭的可靠性指标高达0.97,安全性系数达到0.997,达到国际先进水平,其中采用的新技术达到55项。如在国内首次研制逃逸系统;在国内首次研制故障检测系;在国内首次采用“三垂”方式,即运载火箭在技术阵地垂直总装、垂直测试和垂直转运到发射阵,使火箭在发射架上的准备时间大大缩短;在国内首次采用远距离测发控技术;在国内首次研制大型多点调平的无级变速高定位精度活动发射平台;在国内首次研制全冗余控制系统;在国内首次研制了栅格翼复杂外形的无控逃逸飞行器;在国内首次开展可靠性、安全性设计;在国内首次全面开展软件工程化;解决了整流罩与飞船间特有的弹性支撑引起的动力学特性技术难题等。

检查产品质量

说起这些新的关键技术,刘竹生如数家珍,而对他自己这些年的付出,却缄口不提。其实在研制、生产、发射神箭的日日夜夜里,为了使这项“不败工程”只能成功,真正牢靠,刘竹生不仅要动脑筋、出主意、想办法,永无止境地谋划,还要不停地组织技术人员,针对出现的问题,进行讨论、修改和论证,经常顾不上吃一顿正点饭,睡不上一个囫囵觉。不知道有多少个不眠之夜在灯光下度过,不知道有多少个鸟声如洗的黎明在简陋的办公室迎来,只有那两鬓上渐白的发丝,在无声无息地宣告着岁月的更迭和时间的流逝。当有人提起这些时,刘竹生只淡淡地说:“这是我的事业。”短短六个字,却饱含了他毕生的热情和献身航天事业的坚定决心。

指点神箭傲苍穹

火箭的每一次发射,都是一次有益的积累。每当成功之后,欢庆的气氛归于寂静,众多火箭技术人员就会重新坐到自己的位子上,把精力放在分析总结技术数据上面,为下一次发射和新一枚火箭的研制打基础了。那么,又一次站在酒泉发射场的发射“神六”的火箭,与两年前的那位“兄长”有何不同呢?在这两年中,长征二号F火箭的设计人员主要做了哪些改进工作呢?面对人们的这些疑,刘竹生开始驾轻就熟地谈起了10余年来伴随他的长征二号F火箭在近两年内的“成长”:火箭的改进大大小小有很多,但主要的、比较大的改进有三个方面,即针对箭体结构振动进行的动力系统调,逃逸发动机安全点火机构的更新,以及箭体上增加的摄像装置。

在谈到研制过程时,刘总认真地说:“神舟六号飞船不是神舟五号飞船的简单重复;同样,这一发火箭也不是两年前发射神舟五号飞船的上一发火箭的简单重复。”正是有了这个认知,两年来,刘竹生和他的火箭军团不敢有丝毫懈怠,他们不辱使命,全力以赴,为神舟六号飞船和航天员打造出一枚性能优良、安全可靠的神箭。

为了尽快研制出性能更加卓越的火箭,早在2003年10月,当人们还沉浸在首次载人飞行圆满成功的喜悦中时,刘竹生已经带领他的研制团队开始了奋战“神六”的日子。此后的700多天里,他们在“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的载人航天精神的激励下,夜以继日,全力攻关,以平凡的工作研制出了不平凡的火箭,圆满完成了第二次载人航天飞行任务,为中国航天事业树起了又一座不朽的丰碑。

“我们搞了一辈子火箭,我自信在火箭设计的大方向上不会出问题,关键是能否在细节上做到一丝不苟,精益求精。” 刘竹生总师对质量工作有着严谨的态度。在抓质量管理时,他总结了一个很特别的16字口诀:源头控制、行业水平、九抓九查、责任到人。工作中,他不厌其烦地诠释讲解这16个字,并要求研制人员贯彻到设计、研制、试验和发射的全过程中去。他认为,火箭的质量只有从源头抓起,才能防患于未然。火箭从研制到发射,有研究、设计、生产、试验多个质量管理环节。强调从源头抓起,就是研制从状态控制抓起,设计从元器件选用抓起,试验从基础试验抓起,生产从元器件质量抓起,管理从规章制度抓起,工作从计划布置抓起。他认为要使火箭的设计水平达到国内最高技术水平,必须从七个方面抓“确保”:设计确保可靠安全;软件确保工程化;技术确保先进性与可行性相结合,为此要打好方案设计和元器件质量两个基础,要搞好可靠性安全性设计、可测试性设计和接口协调设计,同时要做好充分的设计余量、充分的环境试验、充分的系统试验、充分的筛选考核;归零确保五条标准;产品确保最优状态,最优状态必须通过严格的规章制度和质量标准、严格的职责和逐级审批、严格的检测和工序检验、严格的验收和问题处理来实现;测试确

保覆盖上天;发射确保“严慎细实”。组织要严密,要求要严格,态度要严肃,纪律要严明,检、观察、判读、复查要细上加细。变更、加电、操作要慎之又慎。岗位、责任、归零、计划要认真落到实处。为了真正将责任落实到人,研制中刘总和其他火箭系统的领导研究商讨,实行了责任人签名制,在发射场制作了确保成功责任表、逃逸二类故障模式责任表及安全控制责任表,让每个人在每一步都能知道自己的责任。

众所周知,火箭由成千上万个零部件组成,要经过千千万万个研究人员、设计人员、生产人员来完成。任何一点纰漏,都可能造成整个火箭发射失败。为了使“不败工程”真正牢靠,刘竹生常常提醒每一位设计人员,一定要不断地、仔细地查找自身的不足,同时也要不断地请人给自己挑毛病。只有拿着 “双面放大镜”,才能不断提高设计水平。对质量管理中出现的问题,刘总会“抓住苗,小题大作,一追到底”。为此,短短两年内,他组织研制团队完成了大大小小多项改进,并集思广益,有针对性地制定了多项措施。例如,强化产品验收关,设计41套质量表格,从源头抓质量;对于技术状态有变化的产品,他要求做到“两不到两到”,即“设计不到试验到,试验不到分析到;对于产品生产、装配和测试,他要求科研人员做到“四不到四到”,即“测试不到验收到,验收不到检验到,检验不到工艺保障到,工艺保障不到人员保证到。”这样,大到火箭,小到一颗螺丝,出了问题都能环环相扣,追根溯源,追查到责任人,弄清问题出在哪里,从而确保了层层质量控,为成功奠定了坚实的基础。

在西昌卫星发射中心发射厂上

“神五”发射成功以后,火箭研制人员获得了一个重要信息:在火箭上升阶段,出现了比预想要严重的箭体振动,飞船中的航天员能强烈感受到这一振动,并感觉到身体不适。

一切问题都有其产生的原因,只要踏踏实实埋下头,沉下心,一定会把它解决掉。面对这一难题和挑战,火箭研制人员们仔细分析,认为这属于共振问题。什么叫共振?简单说,共振就是当一个外力的振动频率与一个物体的固有频率相等时,会使这个物体的振动放大的现象。据说,第一次世界大战时,有一队士兵迈着整齐的步伐通过一座大桥,由于行军脚步的频率与大桥自身的振动频率恰好相同,竟酿成大桥坍塌、人落谷底的大祸。

那么如何解决这一问题呢? 刘竹生引用了一个钟和罄的故事,生动地描述了这一问题。他说,庙里的钟和磬发生了共振,总是同时响起来,搞得和尚以为庙里闹鬼,惶惶不可终日。后来,一个聪明人来到庙里,把磬锉掉一小块儿,从此钟和罄相安无事,各响各的,“鬼”也就从庙里消失了。其实,长征二号F火箭的振动和这个故事异曲同工。但就是这个看起来并不复杂的问题,刘总却带领着长征二号F火箭系统的技术人员集中精力,苦干了1年多,做了大量的试验来确定机理,查找引起共振的“真凶”,发动机输送管路振动试验、船罩振动试验、全箭纵向振动试验一个接一个。工作,刘总和研制人员发现攻克这一难题的难点在于,从火箭一级发动机工作的0~140秒中,要逐秒逐、逐段逐段地查找振动频率,进而发现问题。经过大量分析试验,引起共振发生的系统最终被锁定。再接下来,就是修改火箭发动机输送管路上的一个对振动频率有很大影响的装置——蓄压器。2005年6月,新研制的蓄压器经过测试,输送管路内液体的频率与火箭结构的振动频率完全错开,共振现象消除了,刘竹生总师总算松了一口气。

因为承担着载人的任务,长征二号F火箭就要面对更苛刻的要求。作为研制者,必须要考虑到一些别人不需要考虑的问题。为此,神舟六号载人飞船发射前,长征二号F火箭系统的研制人员又为逃逸发动机增加了一道保险——配备了安全点火机构。对于这一措施,刘竹生说:“这样的保险措施,我们已经采取了很多,比如我们早已采用的电气保险措施,而这一点的改进也是为了增加安全性和可靠性。因为搞载人航天,必须在高安全、高可靠上下功夫,而我们应该有一种思想,始终认为自己做得还不够,因为安全和可靠没有终点。”短短几句话,却反映出他朴素的设计理念。

众所周知,图像测量系统,是这次“神六”火箭的亮点。它让人们能第一次近距离、真切地看到火箭飞行的相关姿态。增加的两个摄像头,一个装配在整流罩内,一个则被安装到箭体上,它们就像两个忠于职守的摄像记者,向地面实时显示着最直观的火箭飞行情况。在图像测量系统的研制中,刘竹生花费了大量的心血。“以往火箭发射时,科研人员只能通过遥测数据判读火箭在飞行过程中的表现,而不能直观地观测火箭的飞行状态和各种分离动作。我们早就有为火箭加装图像测量系统的打算,但限于过去我国图像压缩技术水平还不高,这个想法一直没有付诸实施。这次发射神舟六号飞船,长征二号F火箭第一次用上了这一技术。”他解释道。

为了早日为神箭装上“神眼”,俯瞰飞行过程,刘竹生组织有关设计人员从初样研制到产品生产,仅仅用了一年多的时间,就逐一攻克了高动态下的传输延时和马赛克等高难度的技术问题,设计生产出令人惊叹的图像测量系统。刘竹生介绍说,这一系统不仅可用来向地面显示火箭飞行情况,还将为火箭的故障诊断提供直观判据,并可进行飞行环境监测,为改进火箭的环境适应性提供依据。

为了把火箭早日矗立在发射场,刘竹生和研制人员们从2003年年底,许多人还沉浸在“神五”成功的喜悦中时,就开始了紧张而忙碌的研制工作。此后的700多天里,他们放弃了大部分节假日,奋战在各种试验、测试的岗位上,往返于北京、成都、西安等各个相关城市。每次出差,常常是周末离京周一回,开会研讨、审查资料,一刻也不闲着。对于这一切,在航天界摸爬滚打了40多年的刘竹生,早已经习以为常。

作为一名在精神上与火箭融为一体的总设计师,能看到自己亲手铸造的神箭扶摇直上、冲破九霄,能亲身感受到自己心爱的产品在星空下弹挟雷霆、喷薄而起,是对刘总辛勤付出的最大慰藉。

箭外世界多才情

许多人或许以为搞技术出身的总设计师们都是不苟言笑、专注火箭研究、有着哲人般头脑、在数据公式图纸堆里打转转的科学家,他们的生活因经常与数据打交道,而在常人眼中是枯燥乏味的。然而,极具艺术家气质的刘竹生,爱好却非常广泛,情感世界也是十分丰富的。

在发射现场不多的空闲时间里,人们有时会看到刘竹生总师拿着一块块石头,欣赏把玩。当人问起来,他说,观赏、收藏树根和石头是他的爱好,也是他松弛绷得紧紧的神经的“灵丹妙药”。在他眼中,那一根根、一块块从荒凉的戈壁滩上捡回的很多极有沧桑感的树根和各种千奇百怪的大漠石是有灵性的。

他对绘画的爱好在中学时就有了,画油画他很拿手,画的毛主席像栩栩如生,丝毫不逊色于专业画家。在家里的桌子上,也还摆放着当年为夫人画的《青春少女像》。

说刘竹生心灵手巧一点儿也不过分,他还会修表。“我有一套修表工具,不仅给家人修,但凡相求的人,我都给修。”他房间的一只精巧的挂钟,就是他的得意之作。这只挂钟是他走访俄罗斯时从旧货市场上买的,每逢报时时,就有一只小鸟跳动并发出悦耳的叫声。他说,这钟买回来的时候可以说是破烂货,后来经他一摆弄,竟成了稀罕物。

高中毕业时,刘竹生喜爱美术胜过喜爱工科。但是,贫困的家境容不得他有任何的非分之想。去北京的路费他掏不起,昂贵的颜料费他也付不起,于是,只好就近报考了哈尔滨工业大学。

在这所被乡亲们视为科技殿堂的著名学府里,他先是选择了精密仪器系,后又改考化工系。1959,因化工系“膨胀”,刘竹生服从安排去了数理系读力学专业。念着念着,哈工大又成立了导弹工程系。刘竹生从力学专业转到这个系。就这样,命运之神带着他几经辗转,就把他带到了国防部第五研究院强度研究所,进入了航天的大门。这一进,就是40年。

谈到这些经历,刘总不禁回忆起他的童年,他成长的许多快乐和辛酸。刘竹生是个地道的东北汉,颇有东北人大碗喝酒、大口吃肉的豪情,刚韧的性情在童年时就注入了他的灵魂。那时,父亲微薄的工资要养活6个孩子,高粱米、大白菜是刘竹生家里的当家饭菜,孩子们过生日时收到的最大“贺礼” 是一个鸡蛋。生活的贫苦,让家中排行老二的刘竹生从小就跟在姐姐后面,像个小大人似地照顾着弟弟妹妹。再苦再累,能够撒着欢儿地在父母身边跑来跑去,也是一种快乐。但是,就是这一点点的幸福也很快被命运剥夺了。

在刘总上小学五年级时,母亲因患肺结核永远地离他而去;上初中三年级时,父亲又从家乡哈尔滨远赴甘肃兰州支援边疆,一去便是数年。家里就只剩下没有文化的姥姥和6个尚未成人的孩子。面对这样的命运,他记忆中最深刻的是再难的情况下父亲也要让孩子念书的固执信念。这种固执,在他心中燃烧起的是对读书的渴望,产生的是可以摧毁任何障碍的动力。

在他的记忆中,有一次,从贴身的口袋里拿出还带有体温的、舍不得上学坐车的零花钱交给书店的老板娘,以换取他的“最爱”——一本渴望已久的习题集,那情景他一辈子也忘不了。或许正是这种童年的遭遇,才练就了不畏艰难困苦,刻苦学习和钻研,敢于拼搏,甘于付出的性格,为他从事火箭研制这个艰辛、富于挑战而又必须耐得住寂寞的行业打下了牢固的基石。

在酒泉卫星发射中心指挥大厅喜看神舟飞船
人们常常说使命。使命是什么?实际上就是兴趣与志向的结合,是情感的投入,是无怨无悔的执。当有人问他:“难道在40年里你对工作就没有过厌烦和流露过腻的情绪?这期间没有过‘跳槽’的想法吗?” 刘竹生会不假思索地回答:“没有,确实没有。至今,我对搞航天仍津津乐道。支撑我一辈子要干航天事业的动力是我的‘三个梦’:一个梦出自于原始的、朴素的,甚至是幻想的思想情感。小时候,我就常听嫦娥奔月的故事,于是有了飞天之梦。第二个梦是工作以后感到宇宙奥秘无穷,越研究它就越欲罢不能,这便是我的航天梦。上了一些岁数后,我对国家和民族前途、命运都有所思考,遂把工作当成一种刺激,这便是我的强国梦。就是这三个梦想,支撑着我干了40多年的令人提心吊胆的航天。”

“一切为载人,全力保成功”,这是在载人航天工程研制队伍中叫得最响的一句话。为了载人,为了成功,刘竹生用一生的心血和汗水撑起了这枚倚天神箭。当火箭立在发射塔架时,看到昂首待发的神箭,刘竹生对火箭的感情一触即发。他常常抚摸着火箭冰凉的金属外壳,从上而下仔细地端,那份难舍之情,像是抚摸、疼爱着自己的“孩子”。这个时候,火箭在刘竹生心里,是有生命的,是最美的生灵。

“也许,这是我作为火箭总设计师打的最后一仗。今后,我希望有年轻同志接替我的工作,我们的事业后继有人。”当火箭把神舟六号飞船准确送入预定轨道的喜讯传出后,头发灰白的刘竹生透露出他的愿望。如今,硝烟已经散去,刘竹生却仍旧在忙碌着。他已经将几十年来在技术、设计和管理方面的经验结晶编辑成书,为培养新一代神箭接班人作出新的贡献。(庞丹 杨虹)

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