走过至暗时刻:从首飞失利到复飞成功,长七A团队的三百多天

火箭发射成功,大家露出了久违的笑容。 图片来源:中国航天科技集团一院、六院

“成了!”
“有些人笑着笑着就哭了。”
3月12日,海南文昌发射中心的指控大厅沸腾了!长征七号A(简称“长七A”)遥二火箭成功发射,面对大屏幕上火箭飞行的完美曲线,大家的掌声久久不断,成功的喜悦洋溢在每个人的脸上,有些人难掩激动的泪水,笑着笑着就哭了。
一年前,也是在这个指控大厅,很多人目睹了长七A遥一火箭的失利,那种痛,至今回想起来仍然揪心。
从首飞到复飞,从失败到成功,研制团队经历了300多个日夜,他们是如何走过这段艰难的日子?

垂直转运中的长征七号A遥二火箭。

“脑子一片空白”
2020年3月16日是长七A火箭首飞的日子。
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。考虑到指挥调度第一次执行任务,长征七号系列型号办公室副主任田玉蓉有些不放心,也盯在抢险队现场。

试验队员在确认上塔前的最后状态。

当看到发动机点火正常后,抢险队的任务结束了,田玉蓉长长地舒了一口气,“火箭飞得挺好的”,她信心满满。
因为火箭还要飞行一段时间,她就与同事一起回指控大厅了。半路上,她的手机响了,“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,那一次,她却觉得跑得那么漫长,仿佛怎么也跑不到头。
此刻,指控大厅里的人已经聚集在型号两总(注:总指挥和总设计师)周围了,大家的表情都很凝重,他们怎么也想不明白,在点火后的162秒内,火箭飞行曲线非常完美,无论是飞行的高度还是速度都与理论值几乎完全符合,怎么突然就出问题了呢?

试验队员在车间交流工作。

“需要尽快拿到所有的遥测数据。”跑到大厅后,田玉蓉就赶紧联系发射场的同事,在深夜一点左右拿到了所有数据。
那一夜,对现场所有人来说,注定是一个紧张而又伤感的不眠之夜。
“我觉得我半年的生命都没了……”,长七甲火箭副总设计师马忠辉说道,从跟产到发射,她将大半年的心血都花在了长七甲遥一火箭上,失利的打击对她来说是“沉痛的”,但她当时无暇顾及这些,只能和时间赛跑。
其实,很多人都在与时间赛跑:每一个领导和专家在会议室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“真凶”吗?这些还需要进一步分析。

长征七号A火箭复飞成功,为火箭后续发展奠定了基础。

“将故障快速定位和复现”
除了前方的试验队员连夜分析数据外,后方的保障团队也是通宵达旦做分析。火箭院总体设计部二室、九室和十一室还组织了专门的团队,采用3个不同的软件进行背靠背仿真计算。
陈二锋是总体设计部二室仿真组的副组长,火箭失利后,他连夜构建整个输送路的流体仿真模型,在两天之内就有了初步的结论:助推器氧箱出流口发生了空化现象,这可能会导致泵入口压力降低,不满足发动机工作的下限要求。在此基础上,他继续开展仿真分析,用了一周时间,将输送路的空化发展过程及泵入口压力下跳现象进行了仿真复现,最终定位了故障。
“陈二锋通过理论建模和仿真,将故障快速定位和复现,对归零工作帮助很大。” 长七A火箭总设计师范瑞祥评价道。
除了快速定位故障,陈二锋还与同事一起,通过仿真提出了抑制空化现象的改进方案,而且这个方案经过试验验证是有效的,并已应用到长七A遥二火箭的任务中。
在陈二锋看来,仿真不仅仅只是用软件建模、获得仿真结果,还需要探究背后的科学问题,要思考仿真结果为什么是这样?于是,在定位故障之后,通过进一步的深入分析,他提出了出流口空化限流的机理及抑制准则,并已形成设计、仿真准则,指导后续贮箱出流设计。

试验队员在清澜港码头组织火箭卸船。

“尽快归零就是我的责任”
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空化问题?
型号领导见此情景,劝解他们说,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。但是每个人依然都觉得有责任快速分析并解决问题。
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,总体副主任设计师邵业涛与动力总体设计师王铁岩用了10天时间完成了通常要一个月才能做完的缩比试验,对理论分析的结果进行了很好的验证。
结果圆满,试验过程却百般曲折。当时受疫情影响,很多高校因为学生没有返校,或者工厂停工停产,不具备做试验的条件,他们就四处联系,最终在外地找到了能够承接试验的高校。可试验系统怎么搭?试验方法如何制定?因为缺乏相关的经验,这些难题又摆在了他们的面前。邵业涛和王铁岩摸着石头过河,一边做试验,一边分析数据,同时还要不断调整试验方案,把时间无限细分,把效率不断提升。
其实,在那段不分昼夜的归零日子里,团队的每个人都在超常付出。试验队回到北京后,按照当时的疫情防控政策,大家需要居家隔离14天。但时间不等人,每个人都迫切希望尽快完成归零,开展下一步工作。于是,型号队伍提出了“集中隔离”的要求,将40多名核心人员安排在长征宾馆住下,并在仿真楼安排了独立的办公室供他们使用。
自此,大家搭乘班车,每天往返于长征宾馆与仿真楼之间,过着两点一线的生活,没有休息,一直干。他们认为“尽快归零就是我的责任”,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,再进行纵向比对、横向比对,分析每一个细节,生怕遗漏某个异常环节,影响故障定位。

长征七号A遥二火箭组织出厂测试。

“越困难越团结越努力”
2020年4月初,在完成故障定位后,型号两总提出:要组织长七A遥二火箭复飞,在2020年底,完成产品准备,让火箭具备出厂条件。
听到这个消息后,田玉蓉找到两总,说出了自己的想法。她说,研制团队同时承担着长七火箭的发射任务,今年的两次空间站任务不能有半点耽误和闪失,在不到一年的时间里,又加一发火箭的产品,难度太大了。但听完两总的想法,她明白了,“失利之后,只有尽快完成复飞,才能鼓舞队伍的信心,让队伍从失利的影响中走出来,扭转被动的局面。”
“只要决策这么干,我一定竭尽全力去抓产品。”田玉蓉跟两总说道。于是,她第一时间通知各大系统,让每个系统马上梳理计划安排,在保证空间站任务计划的前提下,于2020年底之前,完成一发箭的准备。
田玉蓉介绍,生产一发箭,从头开始到具备发射条件,需要两年时间。但是2019年,院里提出了“新百发批产”的思路,各大系统提前投产,使这次任务具备了一定的基础。但即便这样,在不到一年的时间里生产一发箭,压力还是很大的。
“这个团队真的很让人感动,越困难越团结越努力,针对当时的情况,各单位都有难度,但是大家都表态一定会朝着这个目标尽最大努力。”田玉蓉说。
“其实,当听到复飞的消息后,我们心里都挺高兴的。首飞没成,觉得很遗憾,对成功的渴望也更加迫切,虽然任务艰难,但我们会想办法解决。”控制系统主任设计师孙海峰说道。
在电缆网已经通过验收的情况下,总体设计部提出了可靠性提升的改进措施,12所积极配合,加班加点更改电缆网,用20天时间完成了原本需要40天的控制系统综合试验。不仅如此,当针对一个极端工况需要做试验验证时,在实验室不具备条件的情况下,孙海峰带领团队专门制定了方案,搭建了一个专项试验系统,完成了试验。
“只要型号有需求,只要对火箭好,我们都会全力配合。”孙海峰说。
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的时间,但为了满足型号复飞的进度要求,通过统筹安排和周密策划,这次只用了3个月的时间。“这离不开机关各部门的大力协同,设计、工艺人员的跟产跟试,以及一线人员加班加点地辛苦付出。”伺服系统型号主任设计师陈克勤说道。
伺服机构装配员赵建华,在去年4月至6月期间,没有休过周末,一直奋战在一线。他说,因为经历了失利,工作中更加细心,凡事都要做到“让自己放心”。
没有比团队更强的队,没有比团结更紧的结。在各单位团结协作、大力协同下,2020年12月30日,长七A遥二火箭完成了出厂评审。

试验队员在火箭组装现场工作。

“坚持就能挺过去”
在长七A遥二火箭研制过程中,团队不光只是准备了一发箭的产品,还进行了28项地面试验和74项技术状态更改,除了对影响飞行失利的技术状态进行更改,还通过开展200多项的“三再”工作,找到薄弱环节,进行改进。
总体设计部三室强度组副组长吴浩,在“三再”工作中,完成了长七A火箭二级发动机机架和二级煤油箱联合强度分析与静力试验验证,试验结果与理论预示结果非常吻合。范瑞祥说:“能够做到这一点很不容易。”
长七A遥一火箭的飞行视频,吴浩看了上百遍,那些画面,她至今仍历历在目。通过视频和遥测数据,她创新开展了多系统联合精细化的有限元仿真分析。刚开始,因为模型十分庞大,计算一次需要24小时,时间太长,她就不断重建、细化模型,10天之内开展了近百次的分析,甚至出现了“鼠标手”的症状,最终将模型计算时间从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,就遭到了很多专家的质疑。
“我心里也打鼓,毕竟这是第一次对非我院的产品开展跨界研究,我们对产品的了解是有限的。”但既然发现了潜在的风险,就要插杆见底,吴浩要进一步通过试验来验证仿真结果。
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,全部因素组合起来高达近百种,而以前试验的原始工况也就十几种。试验系统如此庞大、复杂,过程中如果出现试验件被破坏,没有时间再做新的试验件,这对长七A遥二火箭的复飞将产生影响。为此,吴浩通过仿真将近百种工况缩减到10种,并用非常精细化的仿真预测结果,让每一个试验都在控制之中,最终用了14天完成了一般需要两三个月才能做完的试验,而且仿真结果与试验符合度高达98%。原本对仿真结果不认可的专家,在现场看了试验后说:“吴浩,你算得是对的,我们同意更改产品。”
没有谁天生就神通广大,有的只是普通人拼尽全力。去年,吴浩基本没有休过周末,晚上加班太晚干脆就睡在办公室。“全年都是这个节奏,你没想过要把工作分出去一点吗?”“虽然工作量大,但还不需要调整,我能承受,毕竟还有睡觉的时间,如果连睡觉的时间都没有了再调整。我把这种状态看成是‘中长跑’,坚持就能挺过去。”吴浩说。
失败不是“魔咒”
每个全力以赴的身影都是团队奋斗的缩影。研制团队为了同一个目标,舍小家为大家,舍小我成大我,坚持奋战在岗位上。
动力总体设计师周宏2020年春节就主动留在试验队值班,没有回家。回到北京后,领导没有安排她参加归零团队,她本可以回家隔离,早点见到孩子,但是她主动申请参加归零,回京后直接住在了长征宾馆。“我觉得这时候肯定需要人,我想要跟大家一起去解决问题。”将近3个月没有看到孩子,她很想念。刚上小学的孩子也很依恋妈妈,每天都会视频,让妈妈讲故事,经常是听着听着就睡着了,有时候赶上妈妈忙,要写报告,孩子就会说:“你写吧,我只要看着你就行。”无言的视频,孩子也很满足。
箭体结构副主任设计师姚瑞娟,家住在六营门小区,在集中隔离、办公期间,每天坐着班车从家门口路过,却一直没有回家。年幼的孩子知道妈妈回京了,整天嚷嚷着要见妈妈。“我带孩子到六营门看看你,行吗?”姚瑞娟的丈夫打电话问道。于是,一家三口约好了时间。当班车从六营门进院里时,姚瑞娟靠着窗户远远地看到了孩子,招手的瞬间眼泪哗一下就流了出来,是思念,也是压力的释放……
长七甲火箭总指挥孟刚说:“累、苦、难是型号队伍这一年来的主要特点,每走一步都很不容易,但是大家具有顽强毅力,做到忍耐坚定,越战越勇,不屈不挠,为了让国家有一型新的航天运输装备,大家真的是拼了。”
春夏秋冬四轮回,艰苦奋斗迎甘来。又是一年春暖花开,长七A火箭研制团队终于迎来了期盼已久的成功。
研制团队虽然经历过失利,但对他们而言,失败不是“魔咒”,而是推动发展的“催化剂”;逆境不是绝境,而是磨砺意志的“试金石”。在过去的一年里,他们将挫折踩在脚下,咬紧牙关、坚定信念、不畏艰难,在决战决胜的战场,终于打了一场漂亮的翻身之战,带动了我国运载火箭的全面更新换代,完善了我国航天运输装备体系,为航天强国的建设贡献了力量。

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