新高度：從東方紅一號到長征五號

張美書　張平

從第一顆衛(wèi)星“東方紅一號”遨游太空，到神舟系列載人飛船實(shí)現(xiàn)交會對接，再到嫦娥三號成功落月，航天六院研制的液體火箭發(fā)動機(jī)及空間推進(jìn)系統(tǒng)，發(fā)射了迄今為止中國幾乎所有的衛(wèi)星和航天器，圓滿完成了載人航天、高新工程、二代導(dǎo)航、探月工程等為代表的各項(xiàng)任務(wù)，為國防現(xiàn)代化建設(shè)和中國航天實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越與持續(xù)發(fā)展，奠定了堅(jiān)實(shí)的動力基礎(chǔ)。中國人進(jìn)入航天時(shí)代的動力之源

假如把火箭比喻成人體，那么發(fā)動機(jī)就是火箭的心臟；假如把火箭比喻成飛鳥，那么發(fā)動機(jī)就是火箭騰飛的翅膀。

火箭發(fā)動機(jī)，是目前實(shí)現(xiàn)宇宙飛行的唯一動力裝置?；鸺l(fā)動機(jī)的最大特點(diǎn)是自帶燃料和氧化劑，不需要空氣中的氧來助燃。所以它不但能在大氣層內(nèi)，也能在大氣層外的太空中工作?；鸺l(fā)動機(jī)在火箭上的地位，就像心臟和心血管系統(tǒng)在人體中的地位。

液體火箭發(fā)動機(jī)由于具有性能高、適應(yīng)性強(qiáng)、工作安全可靠、推進(jìn)劑價(jià)格低廉、對環(huán)境污染小和便于重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，在航天推進(jìn)系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。在50多年的發(fā)展中，航天六院先后研制成功了一百余種液體火箭發(fā)動機(jī)和空間推進(jìn)系統(tǒng)，使用推進(jìn)劑從常規(guī)低溫推進(jìn)劑、高能常溫推進(jìn)劑到高能低溫推進(jìn)劑，功能從主發(fā)動機(jī)到助推、上面級發(fā)動機(jī)，從游動和姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)再到空間推進(jìn)器，成為我國導(dǎo)彈武器、運(yùn)載火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、空間探測器的主導(dǎo)動力。

張貴田院士清晰地記得，50多年前，中國人決定要研制自己首顆衛(wèi)星的時(shí)候，研制發(fā)射衛(wèi)星用的運(yùn)載火箭發(fā)動機(jī)，便成為重中之重。發(fā)射“東方紅一號”的火箭，被命名為“長征一號”，它是一枚以中遠(yuǎn)程一、二級液體火箭發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)，增加一個(gè)使用固體火箭發(fā)動機(jī)的第三級，組成了三級運(yùn)載火箭。當(dāng)時(shí)，張貴田擔(dān)任二級發(fā)動機(jī)也就是我國第一臺中等推力的高空發(fā)動機(jī)的主任設(shè)計(jì)師。通過科學(xué)分析和反復(fù)試驗(yàn)，終于解決了發(fā)動機(jī)高空點(diǎn)火和在地面上測定發(fā)動機(jī)的高空特性兩大難題，掌握了高空大面積噴管的設(shè)計(jì)方法和工藝技術(shù)。該發(fā)動機(jī)經(jīng)過了多次地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，終于圓滿完成了我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”的發(fā)射任務(wù)，為揭開我國航天活動的序幕作出了貢獻(xiàn)。

我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”的成功發(fā)射，標(biāo)志著古老中國進(jìn)入到了航天時(shí)代，中國成為當(dāng)時(shí)僅有的世界衛(wèi)星俱樂部五個(gè)成員之一。從此以后，航天六院便踏上了一條為中國航天研制更強(qiáng)大、更穩(wěn)定、更精準(zhǔn)、更先進(jìn)的液體火箭發(fā)動機(jī)和空間推進(jìn)系統(tǒng)的快車道，成為中國人進(jìn)入太空、探索宇宙的動力之源。

火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)創(chuàng)新的領(lǐng)軍之師

發(fā)展航天，動力先行。

航天六院液體火箭發(fā)動機(jī)的研制，經(jīng)歷了一條從仿制起步到自行設(shè)計(jì)、獨(dú)立研制、自主創(chuàng)新的艱難征程，取得了液體動力技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的累累碩果，發(fā)動機(jī)的技術(shù)性能和可靠性達(dá)到了世界先進(jìn)水平，使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握液體火箭發(fā)動機(jī)核心技術(shù)、并完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家。

航天六院研制的液體火箭發(fā)動機(jī)和空間推進(jìn)系統(tǒng)，形成了完整的航天液體動力產(chǎn)品系列，建立了自成體系的液體動力研制和生產(chǎn)能力，滿足了國防現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對航天液體動力的需求。推舉了嫦娥一號、嫦娥二號、嫦娥三號圓滿完成探月任務(wù)。特別是2013年12月嫦娥三號探測器成功落月，圓滿完成了我國首次地外天體直接探測，六院研制的全系列動力系統(tǒng)尤其是7500N變推力發(fā)動機(jī)，為宇宙大文章書寫了精彩的一筆。

航天六院研制的液體火箭發(fā)動機(jī)和空間推進(jìn)系統(tǒng)，牽引中國航天完全具備了制造和發(fā)射多種軌道空間飛行器的能力，保障了航天器的在軌長期可靠運(yùn)行，近百顆衛(wèi)星和航天器在安全性、可靠性、成功率和入軌精度等方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。順利完成了16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，標(biāo)志著中國人建成了覆蓋亞太的擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

航天六院研制的液體火箭發(fā)動機(jī)和空間推進(jìn)系統(tǒng)，圓滿完成了十次神舟系列飛船的發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了三次神舟飛船與天宮一號飛行器的交會對接，將包括中國第一名航天員楊利偉、第一名女航天員劉洋在內(nèi)的十二個(gè)中國人送上了太空。六院金牌動力的完美表現(xiàn)，為順利實(shí)施中國載人航天工程三步走戰(zhàn)略奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為中國人自己的空間站建設(shè)描繪了美好的未來。

一直以來，航天六院注重技術(shù)創(chuàng)新，不斷攀登中國航天動力技術(shù)的高峰。為了跟蹤世界先進(jìn)水平，保持我國在航天領(lǐng)域的應(yīng)有地位，提高航天技術(shù)的競爭力，航天六院審時(shí)度勢，毅然選擇以120噸級液氧煤油高壓補(bǔ)燃發(fā)動機(jī)和50噸液氫液氧發(fā)動機(jī)作為航天運(yùn)載技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的突破口，實(shí)現(xiàn)我國液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)高起點(diǎn)、跨越式發(fā)展。20世紀(jì)90年代中期，六院科研人員迎難而上，開展了液氧煤油發(fā)動機(jī)和液氫液氧發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)工作，在關(guān)鍵技術(shù)方面取得了重大突破，取得了一批高水平的研究成果，并分別于2000年和2001年經(jīng)國家正式立項(xiàng)，進(jìn)入工程研制階段。經(jīng)過十多年的攻堅(jiān)克難，飽嘗數(shù)千個(gè)日日夜夜的酸甜苦辣，航天六院研制成功的這兩種液體火箭發(fā)動機(jī)，填補(bǔ)了中國航天動力史上的數(shù)十項(xiàng)技術(shù)空白。僅在液氧煤油發(fā)動機(jī)研制過程中，六院科研人員就攻克了80余項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)，突破了100多個(gè)工藝技術(shù)難關(guān)，推動了50多種新材料的研制。成為世界上第二個(gè)掌握高壓補(bǔ)燃技術(shù)的國家，攀登了中國航天動力的嶄新高峰。

2016年，這兩種發(fā)動機(jī)將全面應(yīng)用于我國新一代運(yùn)載火箭“長征五號”和“長征七號”的首飛，使我國近地軌道運(yùn)載能力從現(xiàn)在的9.2噸提高到25噸，并具有進(jìn)一步提高的潛力，使我國航天運(yùn)載技術(shù)邁上了一個(gè)全新的臺階，在航天運(yùn)載能力上處于世界先進(jìn)水平。

據(jù)國際權(quán)威統(tǒng)計(jì)：國際航天發(fā)射的故障率中，有38.5%是由火箭發(fā)動機(jī)引起。而航天六院研制的液體火箭發(fā)動機(jī)，創(chuàng)造了重點(diǎn)型號飛行發(fā)射成功率百分之百的紀(jì)錄，為中華民族在世界航天領(lǐng)域贏得了尊嚴(yán)！

助推國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)百姓生活的先遣部隊(duì)

上天則長袖善舞，落地則生根開花。

從老百姓關(guān)心的食品安全、居住出行、環(huán)保節(jié)能，到影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國家關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制，特別是改革開放以來，航天六院始終堅(jiān)持軍民融合發(fā)展方向，努力將航天液體動力尖端技術(shù)，轉(zhuǎn)化為服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、改善人民生活品質(zhì)的民用產(chǎn)業(yè)。

當(dāng)前，綠色能源、環(huán)境保護(hù)是全社會關(guān)注的熱點(diǎn)，在此背景下，航天六院加快進(jìn)軍節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)。他們依托液體火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域開發(fā)的煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)工程技術(shù)，廣泛用于火力發(fā)電、水泥制造等行業(yè)脫硫脫硝煙氣綜合治理工程總包，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會效益。

航天六院擁有脫硝、硫回收、廢氣焚燒領(lǐng)域多項(xiàng)發(fā)明和實(shí)用新型專利；獲得多項(xiàng)國家重點(diǎn)新產(chǎn)品認(rèn)證；脫硝領(lǐng)域噴射器正在向國際推廣。硫回收技術(shù)是煤化工、煉油、氣體工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，但由于受技術(shù)限制，傳統(tǒng)工藝其排放指標(biāo)很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，硫回收率也較低。六院科研人員以航天燃燒技術(shù)為依托，通過消化吸收再創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了航天燃燒技術(shù)與國際上最先進(jìn)的硫回收技術(shù)的結(jié)合，打造了中國市場硫回收技術(shù)的第一品牌。與其它硫回收工藝技術(shù)相比較，六院科研人員研制的硫回收成套設(shè)備，效率最高可達(dá)99.9%和硫磺純度高達(dá)99.9%，并且裝置占地變小，投資降低。

航天六院依托航天動力技術(shù)研發(fā)出來的中低溫余熱高效回收動力系統(tǒng)，市場前景廣闊。該系統(tǒng)利用液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒和流體技術(shù)，高效回收冶金、陶瓷、水泥、玻璃、石化、內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)產(chǎn)生的大量余熱，是將工業(yè)余熱轉(zhuǎn)化為動力的新能源設(shè)備。這項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了我國有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電領(lǐng)域的空白，將大大提高我國能源利用效率，緩解環(huán)境污染問題，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，有利于培育地?zé)崮馨l(fā)電、太陽能發(fā)電等戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)。

壁紙作為一種裝飾材料越來越受到大家的喜愛，是家居生活中的重要物品。六院利用發(fā)動機(jī)光機(jī)電一體化技術(shù)，結(jié)合大型設(shè)備制造的優(yōu)勢，打造了一系列馳名中外的印刷包裝設(shè)備，其中壁紙生產(chǎn)設(shè)備包攬了國內(nèi)超過90%的市場份額，因?yàn)楹教煊“鼨C(jī)械的出現(xiàn)，國內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)了印刷設(shè)備替代進(jìn)口。

航天六院積極實(shí)施航天技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，將航天液體動力尖端技術(shù)，轉(zhuǎn)化為服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)、人民生活的民用產(chǎn)業(yè)。在流體機(jī)械、熱能工程、光機(jī)電一體化等重點(diǎn)航天技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，研制了一系列國家急需的高新民用技術(shù)產(chǎn)品，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，實(shí)現(xiàn)了替代進(jìn)口。2015年，航天六院民用產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值突破百億元，占全院總產(chǎn)值的60%以上，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭。

在發(fā)展航天事業(yè)、建設(shè)航天強(qiáng)國的進(jìn)程中，航天六院傾心竭力做好宇宙文章，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，助力百姓生活，使航天液體動力技術(shù)始終走在中國航天發(fā)展的最前列，為人類和平利用太空奠定了強(qiáng)大可靠的動力基石，也使得航天六院作為“中國航天動力之鄉(xiāng)”的美名，蜚聲海內(nèi)外。

（作者單位：航天推進(jìn)技術(shù)研究院）