昂首闊步向天行——長征三號丙火箭研制歷程紀實

□ 長征

長三丙火箭在廠房中

金秋十月，秋高氣爽，長征三號丙火箭（以下簡稱長三丙）靜靜地佇立在金色的陽光下，等待著振翅高飛，奔向月球的那一刻。與其它運載火箭相比，長三丙火箭還是長征家族中的新成員，她雖然沒有身經(jīng)百戰(zhàn)的經(jīng)歷，但身出名門，繼承成熟技術(shù)，具有技術(shù)性能先進、高可靠性、運載能力適中、適應(yīng)能力強等特點，也因此使她成為了執(zhí)行嫦娥二號發(fā)射任務(wù)的首選火箭。

風雨多經(jīng)志彌堅

長三丙火箭，是長三甲系列火箭中的一員，屬于大型低溫液體運載火箭。早在長三甲火箭研制之初，具有遠見卓識的領(lǐng)導(dǎo)和設(shè)計師們，已開始著眼火箭未來發(fā)射市場的需求，樹立了打造“家族”系列火箭的理念。隨著長三甲火箭研制的順利進展，從1994年至1996年，長三乙和長三丙火箭開始進入孕育階段，1995年3月至5月，兩枚火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心完成發(fā)射合練。雙管齊下的研制方案和速度，形成了并蒂蓮花開的良好研制態(tài)勢。就是在這樣一片形勢大好的情形下，還在研制深閨中的長三丙火箭被中國長城工業(yè)總公司推向了國際市場，承擔鑫諾一號衛(wèi)星和馬步海衛(wèi)星等商業(yè)發(fā)射任務(wù)。然而伴隨1996年長三乙火箭首飛失利，中國航天事業(yè)陷入低谷。為了盡快恢復(fù)長三乙火箭發(fā)射，當時的航天工業(yè)總公司決定集中資源，集中科研人員的主要精力全部投入到長三乙火箭的研制上，正在進行中的長三丙火箭研制工作便被暫時擱淺。這一放，竟達兩年之久。

工作人員正在對火箭進行緊張測試

為火箭裝上騰飛的翅膀

漫長的歲月，日日夜夜的等待沒有淹沒設(shè)計師心中的希望之火。1998年，重啟長三丙火箭研制后，設(shè)計人員投入了更大的熱情和更多的心血，爭分奪秒，精益求精。在研制過程中，型號隊伍嚴格按照質(zhì)量管理要求，從設(shè)計文件、元器件、原材料、工藝等決定質(zhì)量的源頭抓起，開展全程、全面、全員質(zhì)量控制工作，避免反復(fù)和人為差錯。2001年8月23日，集團公司專家組評審?fù)戤叄J為該型火箭具備投入使用條件，可以轉(zhuǎn)入應(yīng)用發(fā)射階段。

安裝大噴管

卓而不凡寫新篇

長三丙火箭在繼承了長三甲火箭和長三乙火箭的成熟技術(shù)和成熟產(chǎn)品基礎(chǔ)上進行了大膽的創(chuàng)新，她是我國首枚非軸對稱構(gòu)型運載火箭。為了滿足不同發(fā)射市場的需求，長三丙火箭在研制之初，其發(fā)射能力即定位為介于長三甲和長三乙火箭之間，為了實現(xiàn)這一目標，設(shè)計者們采取了在長三丙火箭芯一級Ⅱ、Ⅵ象限上捆綁兩個助推器的設(shè)計。在此之前，我國的火箭不是沒有助推器，就是有帶對稱的4個助推器，長三丙火箭采用兩個助推器，在我國還是首創(chuàng)。

伴隨這一革新，總體設(shè)計人員面臨的是一系列技術(shù)上的變化和前所未有的挑戰(zhàn)，總體原始參數(shù)要變、氣動特性要重新確認，發(fā)射彈道、姿控總體、載荷設(shè)計、環(huán)境條件等一系列的因素都要重新衡量與考核。作為我國第一枚結(jié)構(gòu)外形非全對稱的大型運載火箭，該型火箭面臨最大的考驗是飛行過程中的平衡問題。為了解決這一難題，設(shè)計師們根據(jù)多年研制經(jīng)驗，反復(fù)分析研究，多次探討和試驗，對一級尾段進行了重新設(shè)計，實現(xiàn)了捆綁兩枚助推器并安裝兩枚尾翼的要求，從而增大了火箭的安全余量。與此同時，在設(shè)計師們刻苦攻關(guān)，嘔心瀝血，不懈努力下，由火箭構(gòu)型變化帶來的一系列問題也逐漸迎刃而解，并在非軸對稱運載火箭研制方面取得了8項技術(shù)突破。

長征三號丙火箭示意圖

2008年4月25日，載著研制人員的殷殷期盼和祝福，長三丙火箭昂首飛向浩瀚太空，初戰(zhàn)告捷。作為長三甲系列火箭中的重要一員，長三丙火箭的研制成功標志著長三甲系列火箭終于形成了一個完整的系列，構(gòu)成了我國高軌道運載能力最大、適應(yīng)性最強的火箭群體。長三丙火箭的研制成功也使我國高軌道運載能力的分布梯度更加合理，提高了長征系列運載火箭在國際衛(wèi)星發(fā)射服務(wù)市場的競爭力，為我國航天事業(yè)的進一步發(fā)展創(chuàng)造了更好的條件。同時，長三丙火箭的研制成功也為我國非軸對稱構(gòu)型運載火箭的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，摸索出了一套行之有效的設(shè)計方法，開辟了一條新的發(fā)展之路。

10月1日，長三丙火箭載著嫦娥二號衛(wèi)星飛向了浩渺的宇宙，成為了繼長三甲火箭之后又一個飛向月球的新星，開啟了中國的又一次探月之旅。

連接供氣管路

科研人員正在討論設(shè)計圖

技術(shù)人員在進行檢查

長三丙火箭的活門進行模擬靶場測試（易涵攝）

長三丙火箭平臺測試

伺服機構(gòu)測試

長三丙火箭試驗隊完成分析

相關(guān)鏈接

火箭控制系統(tǒng)兩女將

繁星點點綴天河，汗水滴滴淌無聲”是對長三丙火箭控制系統(tǒng)兩位型號帶頭人的真實寫照，汪玲（長三甲系列火箭控制系統(tǒng)副總師）和王琪（長三丙火箭控制系統(tǒng)指揮）是型號隊伍里兩名令人敬佩的巾幗女衛(wèi)士。

為了適應(yīng)“嫦娥二期”高精度的需要，長三丙火箭控制系統(tǒng)方案決定采用雙激光慣組冗余+衛(wèi)星復(fù)合制導(dǎo)狀態(tài)。由于控制系統(tǒng)方案的改變，原先長三甲火箭半實物仿真試驗系統(tǒng)已不能滿足新方案的要求。因此，控制系統(tǒng)將建立全新的半實物仿真系統(tǒng)。這既要滿足常規(guī)姿控系統(tǒng)半實物仿真，滿足制導(dǎo)半實物仿真，滿足姿控、制導(dǎo)聯(lián)合半實物仿真，又必須滿足衛(wèi)星復(fù)合制導(dǎo)狀態(tài)下的半實物仿真。設(shè)計生產(chǎn)周期僅6個月，時間很緊，同時設(shè)計人員大多承擔著多項型號研制或多發(fā)設(shè)計任務(wù)，任務(wù)很重。在這種不利環(huán)境下，試驗隊的每位成員在兩位女將的帶領(lǐng)下，擰成一股勁兒，克服種種內(nèi)外的不利因素，按期保質(zhì)保量的完成全新半實物仿真系統(tǒng)的單機設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試、試驗任務(wù)。

當嫦娥二號奔向月球的那一刻，那些助飛“嫦娥”奔月的控制系統(tǒng)人緩緩舒了一口氣，但來不及慶賀，他們就已投向了新的任務(wù)當中。

給發(fā)動機做“胃鏡”檢查

長三丙火箭的三級發(fā)動機，使用的是環(huán)保無污染的氫氧發(fā)動機，由我國最大的火箭總裝廠生產(chǎn)總裝。

對于這臺氫氧發(fā)動機的生產(chǎn)，火箭總裝廠的發(fā)動機裝配組長郝鳳寶寫了一本工作日記，記錄了從發(fā)動機開始裝配以來，每一天的進度和檢查結(jié)果。這既是保證產(chǎn)品進度、質(zhì)量的需要，也是多年來“嚴慎細實”的航天精神使他養(yǎng)成的習慣。

今年春季的一天，郝鳳寶和他的組員們接到設(shè)計人員要求，為進一步確保發(fā)動機質(zhì)量，要更換發(fā)動機上的燃氣發(fā)生器。而更換燃氣發(fā)生器的過程中，一些用于固定零件的厭氧膠沫將不可避免地掉落到產(chǎn)品內(nèi)腔中，成為“多余物”?！霸诎l(fā)動機中，最怕出現(xiàn)不該出現(xiàn)的東西，這些東西可能非常微小，甚至用肉眼無法看到，但如果將其‘放行’，就很可能成為‘多余物’，堵住發(fā)動機的關(guān)鍵部位，造成發(fā)射失利?！焙馒P寶師傅深有感觸地說。為了防止“多余物”，他與同事們一起討論想辦法，用半濕狀態(tài)的脫脂棉裹上綢布，將分解口堵住，操作完以后，再用吸塵器將厭氧膠沫吸走。為了做到“萬無一失”，員工們還給發(fā)動機各個內(nèi)腔做了全面的“胃鏡”檢查，用一根帶有攝像頭的光纖，伸入產(chǎn)品各個細微之處，將所到之處的景象如實反映到旁邊的一個儀器屏幕上。就是用這種極其嚴謹?shù)木?，火箭總裝廠的員工們進一步確保了發(fā)動機的高可靠品質(zhì)。

望聞問切 防患于未然

4月24日，發(fā)射嫦娥二號的長三丙火箭第一次進行出廠控制分系統(tǒng)測試。這看似平常的一天，對于箭上的每一位測試人員來說，卻不同尋常。

這是火箭第一次通電測試，剛剛加電，測試員劉延文就聽到一個速率陀螺發(fā)出“擦擦”的異常摩擦聲。這種陀螺與一個普通杯子大小差不多。雖然個頭不大，但它任何一個微小變化，都會引起火箭飛行的角度變化。然而，在測試大廳的儀器上，各種數(shù)值卻沒有顯示異常。劉延文并沒有盲目相信儀器的顯示數(shù)值，而是對這個陀螺進行了排查，并及時與設(shè)計人員聯(lián)系，確定了故障。與廠家聯(lián)系后，這個速率陀螺返回廠家進行分解，經(jīng)技術(shù)處理，發(fā)現(xiàn)是一個小到肉眼都無法看到的多余物，造成了速率陀螺在通電時發(fā)出異常摩擦聲。

火箭總裝廠的員工們就是用這樣嚴謹負責的工作態(tài)度，不帶有一絲僥幸心理，為火箭的發(fā)射成功加碼。

為了那完美的太空軌跡

在嫦娥二號任務(wù)中，火箭技術(shù)研究院18所承擔長三丙火箭配套一、二、三級伺服機構(gòu)的設(shè)計和生產(chǎn)任務(wù)。伺服機構(gòu)好比火箭的“方向盤”，是火箭飛行方向和軌跡的執(zhí)行機構(gòu)，在整個火箭系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

長三丙火箭的全部伺服機構(gòu)產(chǎn)品約有15000個零件。研制過程中，18所利用先進技術(shù)，重點對外密封技術(shù)進行了系列技術(shù)改進。一級和三級伺服機構(gòu)使用的高速變量柱塞泵轉(zhuǎn)速高達每分鐘9000轉(zhuǎn)和15000轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸動密封處對外排油量的穩(wěn)定性就很難被控制，因此研制隊伍大膽將密封副動環(huán)材料由浸鋁石墨改為浸銀銻合金石墨，不僅大幅降低了動密封排油量，而且也使之長期保持穩(wěn)定。

此外，該團隊還解決了三級伺服機構(gòu)采用鈦合金球形膠囊蓄能器和油箱外密封設(shè)計對外微滲的問題，并且對數(shù)百處O型密封圈密封結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了全面的復(fù)查和更改，顯著降低了滲漏油隱患。最后，全部改進措施通過了充分的地面試驗驗證和先期飛行試驗驗證，為伺服機構(gòu)產(chǎn)品完美地執(zhí)行嫦娥二號靶場測試和飛行任務(wù)奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。