固體發(fā)動(dòng)機(jī)助推東方紅衛(wèi)星翱翔太空

楊南生

今年4月24日，是我國第一顆人造地球衛(wèi)星——東方紅一號(hào)成功發(fā)射40周年紀(jì)念日，我院研制生產(chǎn)的長征一號(hào)運(yùn)載火箭第三級(jí)固體發(fā)動(dòng)機(jī)為衛(wèi)星的成功發(fā)射起到了至關(guān)重要的作用。時(shí)光飛逝，但當(dāng)年研制、攻關(guān)的情景仍歷歷在目。我作為當(dāng)時(shí)的技術(shù)指揮者，在這特殊紀(jì)念日到來的時(shí)刻，對(duì)當(dāng)年研制、交付和發(fā)射時(shí)的情景作些回憶，以饗讀者。

固體發(fā)動(dòng)機(jī)的“頭生子”

中國航天科技集團(tuán)公司四院在建院初期經(jīng)過多年的艱苦探索，研究成功一種聚硫橡膠復(fù)合推進(jìn)劑配方，進(jìn)行試驗(yàn)型固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制。這種發(fā)動(dòng)機(jī)直徑只有大約300毫米，研制它的目的不在于實(shí)際使用，而希冀經(jīng)歷一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)研制全過程，積累研制經(jīng)驗(yàn)，探討研制規(guī)律，總結(jié)研制程序，掌握研制技術(shù)。1 965年7月到8月，通過了6發(fā)飛行試驗(yàn)考核，勝利結(jié)束了該發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。

直徑300發(fā)動(dòng)機(jī)是四院的“頭生子”，也是我國的第一個(gè)復(fù)合推進(jìn)劑固體發(fā)動(dòng)機(jī)，它標(biāo)志著我國已經(jīng)初步掌握了研制現(xiàn)代固體發(fā)動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)，具備了進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。在300發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功之后，四院開展了直徑770毫米發(fā)動(dòng)機(jī)研制，極力想把這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)用于實(shí)際使用。1 966年1月27日，航天部的前身七機(jī)部決定：發(fā)射東方紅一號(hào)衛(wèi)星的火箭長征一號(hào)第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)由航天四院進(jìn)行研制。于是從1 966年開始展開了我國第一種可用于實(shí)際的固體發(fā)動(dòng)機(jī)研制。

“干打壘”里搞設(shè)計(jì)

這個(gè)時(shí)候四院剛從四川瀘州搬遷到還在建設(shè)中的內(nèi)蒙基地。當(dāng)時(shí)這基地只是一片黃沙中點(diǎn)綴著幾處空殼廠房，再加幾棟單身宿舍樓和一個(gè)用蘆席搭建的食堂。至于生產(chǎn)條件，則只有一條拼湊起來的臨時(shí)裝藥生產(chǎn)線。內(nèi)蒙基地的生活條件更是艱苦到不堪而言的地步，那幾棟單身宿舍樓成了睡覺吃飯、學(xué)習(xí)辦公、設(shè)計(jì)畫圖的“綜合樓”；有家室的人員則分散借住在基地周圍一、二十里范圍的農(nóng)戶家里，這住房卻是土坯壘砌的“干打壘”；一日三餐幾乎天天是窩窩頭就土豆或圓白菜；再加上塞外的氣候，地凍天寒、飛沙走石，真夠人受的。但是這一切困難沒有嚇倒任何人，整個(gè)隊(duì)伍滿腔熱情、樂觀愉快地投入生活和工作。

發(fā)動(dòng)機(jī)直徑從300毫米一下子跨到770毫米，無疑是巨大而艱難的一步；總體部門提出的總沖和質(zhì)量比等技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于新生的固體發(fā)動(dòng)機(jī)來說，無疑也是夠嚴(yán)峻的；加之工作環(huán)境是高空，按要求旋轉(zhuǎn)；而且要求1968年就得交付。

我們首先確立了：實(shí)事求是，立足現(xiàn)實(shí)，力求先進(jìn)而不盲目追求先進(jìn)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。據(jù)此確定了選擇技術(shù)和材料的原則，對(duì)于再努力一下即可拿到手的技術(shù)和材料，力爭使用；對(duì)于雖然已有進(jìn)展但離成熟還較遠(yuǎn)的技術(shù)和材料，不盲目使用。

“革命風(fēng)暴”中忙攻關(guān)

設(shè)計(jì)出圖后立即投人試制。此時(shí)是1 967年，全國正漫卷“史無前例”的“一月風(fēng)暴”，正常的工作環(huán)境受到影響，致使本來就夠困難的試制工作更加舉步維艱，既要克服條件差帶來的困難，求解技術(shù)難題；又要排除動(dòng)亂的干擾，掃除人為障礙。在111廠和211廠協(xié)作的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體試制，因?yàn)樗娩摰挠捕却?、焊接性差，遇到了很大的困難。四院派往協(xié)作廠的小分隊(duì)與協(xié)作廠的工人和技術(shù)人員，付出了很大的心血，才攻克了這個(gè)難題。在攻關(guān)的過程中，他們是要冒著動(dòng)亂造成的生命危險(xiǎn)的。111廠一位老工人就是在去上班攻關(guān)的路上被派仗的子彈擊傷了腿。在工作秩序受到干擾的情況下，為了維持試制，我和機(jī)關(guān)的有關(guān)人員就搬到生產(chǎn)區(qū)域去，吃在那里，住在那里；汽車沒有人開了，我們就騎上自行車在各廠所站之間奔波；工作場所里常?？諢o一人，部“革命”去了，但是像裝藥生產(chǎn)這樣的事情，一旦開始了就不能斷續(xù)，必須有人在崗位上堅(jiān)持，遇到這種情況，我和機(jī)關(guān)管理的同志就挨門挨戶去動(dòng)員人們上崗工作。試制工作就是這樣磕磕絆絆向前推進(jìn)著，但是始終沒有停滯，這是值得慶幸的。

與試制同時(shí)進(jìn)行的試車條件準(zhǔn)備，如高空模擬和旋轉(zhuǎn)試車設(shè)施的建設(shè)，提高測試精度的研究等，也是在這樣的局面下艱難地進(jìn)行著，同樣是一步前進(jìn)一番辛苦。

在此期間解決的一個(gè)帶根本性的技術(shù)難題是裝藥裂紋問題。我們指導(dǎo)藥柱設(shè)計(jì)人員引入了粘彈性理論，分析裝藥產(chǎn)生裂紋的內(nèi)在原因，逐漸解開了這個(gè)謎，認(rèn)識(shí)到復(fù)合推進(jìn)劑在慢速變形下的延伸率低于某個(gè)數(shù)值時(shí)，便適應(yīng)不了裝藥固化降溫過程中所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，就會(huì)導(dǎo)致裝藥產(chǎn)生裂紋。基于這一認(rèn)識(shí)，遂對(duì)復(fù)合推進(jìn)劑增加了高溫慢速拉伸下的延伸率這樣一項(xiàng)指標(biāo)，要求它必須達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的水平，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥不會(huì)產(chǎn)生裂紋。實(shí)踐證明，這樣做的確從根本上徹底解決了裝藥裂紋問題。

第一次試車“倒栽蔥”

真是困難壓不倒英雄漢。第一臺(tái)GF-02厚壁發(fā)動(dòng)機(jī)終于在1 967年底研制出來了，基本上符合質(zhì)量要求，只是有些局部脫粘現(xiàn)象。在管理人員、技術(shù)人員和工人師傅“三結(jié)合”攻關(guān)的努力下，摸索出一套修補(bǔ)脫粘的灌漿方法，問題就解決了。這時(shí)候臥式旋轉(zhuǎn)試車設(shè)施還未建成，便用簡易的立式旋轉(zhuǎn)試車臺(tái)于1 968年1月26日進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)試車。當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)尾部朝天豎立在立式試車臺(tái)上，它的殼體周圍捆綁著十個(gè)小火箭，用以帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；在點(diǎn)火指令發(fā)出后，一條光彩奪目的“火龍”沖天而上，吼聲如雷，震耳欲聾，使在場的人們振奮得歡呼雀躍；然而過了30秒，試車臺(tái)底部冒出一股白煙，接著發(fā)動(dòng)機(jī)帶著一身烈火飛離了試車臺(tái)，旋而轟的一聲一頭栽在地上，在試車臺(tái)周圍竄動(dòng)，足足持續(xù)了一分多鐘才安定下來。當(dāng)那個(gè)燃燒著的發(fā)動(dòng)機(jī)像一條真的火龍?jiān)谏磉叢贿h(yuǎn)處亂竄時(shí)，真是危險(xiǎn)極了，萬幸的是有驚無險(xiǎn)，沒有傷著一個(gè)人。

試車失敗了。大家積極、認(rèn)真地進(jìn)行分析，結(jié)果找出原因是因?yàn)樾D(zhuǎn)致使發(fā)動(dòng)機(jī)頭部沉積了過量的來自燃燒產(chǎn)生的三氧化二鋁顆粒，導(dǎo)致頭部殼體過熱而燒穿，燃?xì)馑鞆倪@穿孔處噴射出來，便把發(fā)動(dòng)機(jī)推離了試車臺(tái)。隨后針對(duì)這個(gè)原因決定對(duì)殼體絕熱層的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)之后試制了兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，分別在1 968年7月和11月，用搶修起來的立式試車臺(tái)進(jìn)行了試車。7月的試車，發(fā)動(dòng)機(jī)全程工作正常，時(shí)間達(dá)41.8秒，唯一遺憾的是因試車臺(tái)線路故障使發(fā)動(dòng)機(jī)未能旋轉(zhuǎn)。11月的試車獲得圓滿成功。但結(jié)果分析表明，三氧化二鋁的沉積量仍然有些偏高，隱藏著一定危險(xiǎn)性，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。為了改進(jìn)，推進(jìn)劑研究人員突擊做了實(shí)驗(yàn)，據(jù)此決定對(duì)推進(jìn)劑配方加以調(diào)整，在確保穩(wěn)定燃燒的前提下，適當(dāng)降低鋁粉含量；同時(shí)與總體部門做了協(xié)調(diào)，把發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度減小。此后的多次試車結(jié)果證明，這樣的改進(jìn)可使三氧化二鋁的沉積量降低到合理程度。另外，1968年，在當(dāng)時(shí)的八院協(xié)助下，并使用探空火箭發(fā)射到高空，完全驗(yàn)證了點(diǎn)火系統(tǒng)的高空工作可靠性。

三年拿出“真家伙”

1 969年開始發(fā)動(dòng)機(jī)正樣研制。這雖然與總體部門把計(jì)劃調(diào)整為1 969年進(jìn)行合練試驗(yàn)的時(shí)間表是適應(yīng)的，但時(shí)間仍然是十分緊迫的；而且1 969年是動(dòng)亂最厲害的年月，所以這一年是我們最緊張、最艱難的一年。我們的研制隊(duì)伍迎著困難，排除干擾，在這一年里試驗(yàn)了1 5臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括在臥式旋轉(zhuǎn)架上和高空艙內(nèi)的熱試車，當(dāng)年9月如期給總體部部門提供了三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，參加了在北京進(jìn)行的全箭聯(lián)合試車，結(jié)果表明發(fā)動(dòng)機(jī)全部合格，可以完全滿足總體要求。

1 970年初，我們又進(jìn)行了一臺(tái)高空模擬條件下的旋轉(zhuǎn)試車，依然獲得圓滿成功。此后即開始了交付狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)，完成之后便結(jié)束了該發(fā)動(dòng)的研制工作。在整個(gè)研制過程中，一共進(jìn)行了1 9臺(tái)試車，其中有5臺(tái)是高空模擬試車，特別是最后5臺(tái)是連續(xù)成功的。作為從直徑300毫米的試驗(yàn)型小發(fā)動(dòng)機(jī)一步跨越到直徑770毫米較大型實(shí)用發(fā)動(dòng)機(jī)，能達(dá)到這樣高的成果，使四院研制人員受到極大的鼓舞，大大提高了人們進(jìn)一步推動(dòng)固體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的信心。

東方紅衛(wèi)星發(fā)射在即，1 970年4月10日晚，我與錢學(xué)森、李福澤、楊國宇、任新民、戚發(fā)韌等同志一道從發(fā)射基地趕到北京，向周總理等領(lǐng)導(dǎo)同志匯報(bào)關(guān)于衛(wèi)星、火箭發(fā)射前的測試與準(zhǔn)備情況。此后，中央批準(zhǔn)衛(wèi)星發(fā)射。

1 970年4月24日，那個(gè)讓中國人自豪和振奮的日子。那一天，我率四院試驗(yàn)隊(duì)在20基地參加了衛(wèi)星發(fā)射，圓滿完成了發(fā)射準(zhǔn)備工作。當(dāng)長征一號(hào)火箭轟鳴著升上天，在一定的高度上，四院提交的發(fā)動(dòng)機(jī)最后有力的一推，使東方紅一號(hào)衛(wèi)星按照方案設(shè)計(jì)，進(jìn)入軌道，環(huán)繞地球飛起來，一曲《東方紅》樂曲響徹宇宙，播撒人間，莊嚴(yán)地向世界宣告中國的太空時(shí)代揭幕了!此時(shí)萬眾翹首，歡呼雀躍。我站在寒風(fēng)飛舞的沙漠中，凝目長空，心潮澎湃，從研制啟動(dòng)到發(fā)射成功，僅僅只有3年時(shí)間，這樣快的研制速度，在世界航天史上，不能不說是個(gè)奇跡!我們要為祖國做出更多、更大貢獻(xiàn)，創(chuàng)造更多奇跡的誓言，油然蕩漾在心海中。