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学校隆重举行现代工程技术实验教学楼开工奠基仪式
首页 > 组织机构 发布时间:2019-10-18 20:13:30
   《南方周末》2007-10-25(沈亮)报道:是他们,把“嫦娥”推上了天――探秘中国航天推进技术研究院

    每当中国航天推进技术研究院的老书记戴证良仰望星空的时候,他总是习惯寻找人造卫星。从地球上望去,夜晚的星空中不动的是恒星,瞬间滑过的是流星,而那些发着光、慢慢移动的就是人造卫星。  
    虽然天上的人造卫星并不都属于中国,但他看到它们的时候还是会有自豪感,“人造卫星加入了星群的行列,就像天体里有了我们的存在。” 
    这次承担“嫦娥一号”发射任务的运载火箭长征三号甲的发动机,就来自航天推进技术研究院。火箭发动机是火箭的心脏,是发射时的第一关,发动机加上推进剂的重量占到一台火箭的百分之九十。火箭发动机的研制水平象征着一个国家航天业的发展水平,正是有了液体火箭发动机,探月工程的实施才有了动力基础。 
    在发射任务中,如果发动机未能正常工作,轻则导致一次发射任务的失败,重则可使火箭和卫星两者俱毁。脱离地球引力后,火箭若没有将卫星正确地送入预定轨道,造价昂贵的卫星就会成为毫无用处的太空垃圾。 
    航天业是一个庞大的系统工程,但只有深入其细部,才能真正理解中国航天的迅速发展如何成为可能。  

    “中国一个火箭基地从地球上消失了”  

    航天推进技术研究院位于古城西安市南郊,其下属的液体火箭发动机研究所、发动机制造厂以及动力试验技术研究院分布在此地,构成了一套完整的体系。 
    从外部看,三个单位间相距不远,没有统一的围墙,工作区与生活区交错在一起。但由于航天业涉及国家军事、工业机密,所以内部的保密工作非常严格。记者在开始采访之前,要同院里签订一份保密协议书,其中有详细的保密规定。
    而推进技术研究院对其工作人员有着更加严格的保密要求,每个工作人员的办公桌上都摆放着一份《保密制度》。这里所有的电脑都和外界做了物理隔离,全部无法登陆互联网,并且每台电脑都要求有10位数的开机密码。大部分的电脑优盘插口已被锁死,少数可以在这里使用的优盘也要经过保密部门的认证,之后被贴上惟一编号,优盘的进出、使用要进行详细的登记。多数电脑的光驱、软驱不能使用,个别能用也只能播放,不能复制和写入信息。带离院里的笔记本电脑要经过审查,带有工作信息的要进行多层格式化。 
    这里保留着“麻雀虽小,五脏俱全”的特点,拥有自己的幼儿园、小学、中学、职工大学、医院、电影院。在四周盖楼的房地产商也看中这样成熟的配套设施,售楼广告中打着航天城的牌子。推进技术研究院有近1万名职工,家属近2万人,成为当地的一座航天城,周围一片地区也正以其为中心,慢慢发展起来。  

    发动机研究所工作人员张晓晴的父母都从事航天工作,父亲上世纪50年代从苏联留学归来之时,正赶上中苏关系破裂,苏联撤走了大批的援华专家。张晓晴的父亲还记得当时陈毅在中南海怀仁堂接见他们时说:“要‘发愤图强’,这个‘愤’是‘愤怒’的愤。” 
    1956年,中国第一个液体火箭发动机研究机构正式成立,9年后搬迁到秦岭的深山之中。不久,奶奶带着6岁的张晓晴从无锡翻山越岭来到这里,张晓晴记得奶奶下车后便哭了。
    “1991年之前,我们在秦岭深山中的生活真是非常艰苦。”戴证良回忆说,“外面运来吃穿等生活用品很困难,我们常上山挖竹笋,下河捉鱼。因为营养跟不上,我两个孩子的身体都不好。因为发动机的推进剂有毒,山上有一片都没有树,很多人的肝功能指标不正常。” 
    山沟里曾遇到三次特大洪水,洪水泥石流使基地几乎陷入灭顶之灾,以至于“美国之音”于1981年夏天发布了一条令世界震惊的报道:“中国一个火箭基地从地球上消失了。”  
    也正是因为研制人员在深山里的努力,为中国航天奠定了基础。  

    待到张晓晴1993年从哈尔滨工业大学毕业的时候,改革开放正如火如荼。航天推进技术研究院也在当年从秦岭里迁到了西安。
    刚毕业的时候,张晓晴一个月的工资是两百多元,比读书时父母给的生活费还少一百元。她的同班同学二十多人,一半在上海,另一些去了深圳和广州。张晓晴的姐姐也是学理工科出身,当时已经在深圳的一家外企上班,家里三个姐妹中只有张晓晴留在了航天领域,这也并非她的本意,只是她的父亲坚持认为至少要有一个孩子继承他的理想。 
    干了两年之后,张晓晴对航天的态度才有所转变。有一次单位组织播放某次长征三号B火箭发射失败的录像,很多老专家看着看着就掉下泪来。“我回家和父母描述这样的情景,我爸感叹道,‘多少人的心血就这样没了!’我这才领悟一台火箭包含着全国上万航天人的期盼。”  
   发射载人航天的时候,张晓晴作为技术人员去了酒泉卫星发射现场。发射前,她看到杨利伟从大家身边走过,“宇航员”这样抽象的概念变成了会微笑的生命,“亲眼看到即将飞天的宇航员那种感觉非常特别,我心里就想,啊,我现在认识这个人了,火箭就是把他送上天啊,突然就会真切地为他担心。”
    火箭点火之前,杨利伟在机舱里对着镜头敬了个军礼,“我都要哭了,心里不停念叨‘千万别出事’。发射成功后,各大系统的总设计师们都在掉眼泪。”

    从火箭来讲,嫦娥发射并无悬念  

    对于航天推进技术研究院来讲,此次将嫦娥送入绕月轨道的火箭“长三甲”是一种非常成熟的型号。长征系列火箭已经历百次发射,稳定性很高,所以在火箭发射的层面上,此次发射并没有太多悬念。
    一台可靠的火箭发动机从无到有,是个漫长的过程。航天推进技术研究院的发动机研究所副主任设计师白东安向记者详细介绍了这一过程。 
    按照任务书先将结构设计好后,再进行试验验证,就连两个不同焊接工人的焊接结果是否会导致性能差异都要在设计、试验时考虑进去。新研制的型号要经过反反复复地设计、试验、改进,直到产品趋于成熟。产品定型后的最终状态将被落实到图纸上,因为发动机结构中各部分环环相扣,往往牵一发而动全身,所以待到一项设计成熟了之后,就把全部的状态封冻住,以后同类型的发动机均按此生产。万一遇到特殊要求,非要对已定型的设计进行改动,必须得到总设计师批准。”
    而单纯的设计工作,只是发动机设计人员工作量的一部分,他们还要对自己所设计产品的生产过程进行验收和控制,以保证产品质量达到设计要求。“设计和工艺的结合很重要,特别是在最重要的装配环节,我们一定要跟去验收。我们对自己设计出来的产品质量非常清楚,一台发动机上万个零件,只要有一个零件出问题就完蛋了。”白东安说。  
    即便一步步盯着自己设计的产品制造出来了,工作还远未结束。设计人员还要参与“试车”。试车,就是将发动机固定在试车台上,进行实际的点火工作,在此过程中收集其在燃烧过程中的所有重要数据,以便对其性能和可靠性进行进一步研究。  
    设计人员要跟到试车现场,观察试车过程。即便试车成功,电脑记录了全部所要数据,还要将参加试车的发动机全部拆卸,对每一个零件在燃烧工作后的状态进行检查,以便分析潜藏的问题,日后进一步改进。  
    “在一个新型号开始研制之时,每次试车基本都会出现这样那样的问题,现在出现的问题已经越来越少了。”白东安说。 
    当然,对于设计人员来说,最有挑战性的工作就是设计创新。“近几年,中国航天发展很快,创新任务很多,我觉得成长得非常快,非常过瘾。”张晓晴说。 

    制造,最容易出问题的一环  

    在张晓晴看来,各个环节中,在工厂制造一环最容易出现质量问题。一台发动机由上万个零件、近7万条焊缝组成,极为精密,“对质量的重视永远不会过分。”制造厂工艺处副处长许艺峰强调。
    有一次,在中装配车间,一位装配工人起身时碰了一下桌上的扳手,导致扳手上的一个螺钉掉在了地上。因为担心螺钉落入发动机内――发动机内的多余物会导致发动机发生严重故障――工厂厂长带领一帮工人趴在地上找了两天。螺钉是找到了,但是,此螺钉就是彼螺钉么?无人敢肯定。 
    于是,这个螺钉被送到计量室测试,测试结果是这个螺钉和丢失的螺钉型号完全相同,但是,谁敢说此螺钉就是彼螺钉?万一不是,很可能导致发射失败,卫星报废。最后的结果是,这台由上万个零件组装起来的发动机被全部拆卸重新组装。 
    还有一次,在发射场,一位工人不小心撞到一台发动机上,导致发动机和其他物体磕碰,从外观上看只是有一个很小的缺口,但是,这个缺口会影响发动机的性能么?院里资格最老的专家也不敢担保。测试一台电视是否正常的方法很简单,开机检查就可以了,但是,发动机是一次性的,“点火”试验会使其报废。 
    如何能知道这个小缺口是否对发动机造成影响呢?全装配车间的工人连夜加班,用备份零件组装起一台一模一样的发动机,找这个工人、用同样的力量去撞出一个同样的缺口,之后再把这台发动机运到试车台试车。对火箭发动机质量的要求之严格由此可见一斑。
    发动机制造厂的生产车间里,一切井井有条,就连茶杯和水壶的放置位置都会被明确地标示出来。如果一件物品不在原位,那它必是正在被使用。随便打开一个机械加工车间工人的工具柜,由下层往上分别是:刀具、刀片、量具、资料、个人用品、现场文件,各归各位,丝毫无差。 
    从原材料开始,每一个零件都有和其相对应的跟踪卡,卡片上记录着这个零件由谁制造、由谁加工、由谁组装、由谁验收的详细信息。跟踪卡就是每个零件的档案。对于装配工人来讲,每天领了几个零件,用了几个零件,退还几个零件,即便小到一个螺母、一根焊丝都有严格登记。 
    除了管理严格,对工人在制造过程中的精细程度也要求极高。发动机制造厂的工人曹化桥,可以在直径31mm的工件上用直径1.1mm的钻头,钻出14对角度分别为10度、45度,深18mm的深斜孔,撞击中心偏差0.1mm。为了保护自己的眼睛以保持这样的水平,当家人“看”电视的时候,曹化桥却只在“听”。 
    在车间明亮的灯光下,铜制的刻着螺旋纹理的发动机燃烧室零件发出棕红色的光泽,“我觉得它可像一件工艺品了。”秦利云蹲下去看着它说。在做了十多年铣工之后,秦利云现在即便是在机器轰鸣的车间里,也可以靠听觉分辨出铣刀切削时0.15毫米的差别。

    试车,危险而紧张的工作  

    一台火箭发动机在发射中心发射升空后可能只需要工作170秒到200秒,但是,发动机在试车时则被要求加严试验,一台发动机会被测试工作500秒甚至600秒时的各种数据。 
    试车现场比发射现场更加壮观。四台绑定的发动机被牢牢固定在试车台上,点火命令下达之后,同时喷出橘红色的火焰,并发出巨大的轰鸣声。“太震撼了,地动山摇,且要持续将近10分钟。”所有观看过试车的人员都这样形容。 
    试车一般分为两种情况。对于正在研制中的新型号来说,试车的目标是收集数据以便对其进一步地改进。而对于成熟型号的发动机来讲,要通过“试车”来对同一批出产的发动机进行质量抽检。对于两台发动机来讲,“一模一样”意味着同样的设计、同样原料,且它们来自于同样的车、铣、焊接、组装工人,只有相同性达到这样的水平,对发动机的抽检才是有意义的。 
    “试车是一件非常危险和紧张的工作。”航天动力试验技术研究所的所长史峰章说。
    “说它危险,是因为像‘长三甲’这种类型的火箭,推进剂是有毒有污染的,且易燃易爆,试车过程中就曾发生过爆炸。”
    试车的压力也非常大。一台发动机造价近千万元,试车绝非儿戏。如果试车失败,错误出在发动机,那对改进其性能、在火箭上天前及时查出错误而言,当然是完成了试车的本来任务。但若是导致试车失败的原因出在试车工作,则会对人力物力造成极大浪费。 
    史峰章从1984年开始就当上了试车台副主任,但直到今天,“每次试车的时候心还是咚咚地跳”。为了准备一次试车,全所200多职工要工作十天,“那么多人,准备那么长时间,就为了这几百秒钟。只要有一个因素出错就会失败,感觉就像在走钢丝,每试完一次,大家就高兴得不行。” 
    史峰章说,像嫦娥这样重要的任务,发动机从装配开始到上试车台的每个环节都要全程录像,各家的管理,设计,生产,测试,从上到下要明确责任人。一般试车提前十天进行准备,嫦娥这样的任务则要提前半个月,“不能有任何差错”。

    更有挑战,也更忙碌  

    “中国的载人航天成功之后,整个航天业的精神都为之一振。”张晓晴说,“更有挑战性了,但也更加忙碌。”
    航天推进技术研究院的工作人员们普遍觉得最近两年明显忙了很多。  
    张晓晴计算了一下,去年的加班时间相当于70多个工作日。而秦利云所在的车间所有工人几乎天天都在加班,赶制每个人必须完成的任务。秦利云和丈夫共用两台同样机器,两个人倒班制,一个人早班,一个人晚班,只有周末才能相见。 
    虽然航天推进技术研究院1993年从秦岭里迁到了西安,但测试长征系列火箭发动机的试验区却留在了原地。这样,每逢常规发动机大型试验,参试人员依然要回到深山。去年一年,动力试验技术研究所的参试人员在深山里工作超过200天。 
    由于航天事业在近两年的大步提升,航天人才也得到了比较快速的成长,曾经新老人员的青黄不接现象已不存在。 
    “我在所里都算是老同志了,我有不少同事是‘80后’。”年近40岁的张晓晴说。张晓晴所在设计室的室主任段增斌也有同样的感受,该室现在有技术人员43人,60%以上都在35岁以下。  
    20世纪90年代,美国、俄罗斯、欧洲和日本均研制出了成本低、可靠性高、性能高、无毒无污染的大推力液体火箭发动机。现在,我国的大推力液氧煤油发动机已经通过了600秒长程试车的考验。这种新型发动机可使近地轨道运载能力从现在的9.2吨提高到25吨,可以发送空间站,使探月计划的深入成为可能。“‘嫦娥1号’只是探月工程的开端,下一步还要到离地球更远的地方进行深空探测。那时候,大推力火箭就有了用武之地,它们将把中国的宇航员推举到甚至比月球更远的地方。”戴证良说。 

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