中新網(wǎng)10月16日電 題：“避雷針”逃逸塔-長征火箭的新面孔
——中國神舟神箭研制的12大攻關(guān)奇跡之一
作者：馮春萍
長征二號F火箭取消了其他火箭一旦姿態(tài)不穩(wěn)便自動自毀的功能，配備了逃逸系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)意外，它可以隨時啟動。逃逸系統(tǒng)也叫逃逸塔，在飛船的頂部，塔高8米，從遠處看像是火箭上的避雷針,與一般火箭圓錐形的頭部很不相同。它的任務(wù)是在火箭起飛前900秒到起飛后160秒時間段內(nèi)，也就是飛行高度在0公里至110公里時，萬一火箭發(fā)生故障，它可以拽著軌道艙和返回艙與火箭分離，并降落在安全地帶，幫助飛船上的航天員脫離險境。
逃逸救生系統(tǒng)是因為火箭可能出現(xiàn)危及航天員生命安全的故障而存在的，因此在制定逃逸系統(tǒng)方案，提出逃逸系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)之前，首先要清楚究竟會發(fā)生哪些故障。從火箭發(fā)生過的事故以及美蘇的載人航天經(jīng)歷可以看出，上升段最大的危險來源于火箭，最嚴(yán)重的后果是火箭爆炸，因此最有效的方式是“逃離”危險區(qū)域。
逃逸系統(tǒng)被公認為是火箭研制中最難啃的一塊骨頭。
在長征二號F火箭研制初期，中國航天科技集團公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院的設(shè)計師面對生疏的“逃逸”二字緊鎖雙眉，頗有陷入困境之感。在此之前，他們只是在國外的畫報上看到過逃逸火箭，而要在沒有任何可借鑒的資料相助的前提下，“變”出一個逃逸裝置，著實讓他們有些束手無策。走在世界載人航天前列的俄羅斯人聽說后曾提出：中國的生產(chǎn)和工藝水平無法達到載人航天工程對火箭的要求。只要中方出資，俄方可以直接提供圖紙和產(chǎn)品。面對傲慢與偏見，中國的火箭研制人員反而增加了挑戰(zhàn)難題的決心。
從此，設(shè)計室的燈光夜夜閃爍。多少個不眠的夜晚，多少次不休的假日，生產(chǎn)車間里總是忙碌著設(shè)計人員以及工藝、檢驗人員的身影。他們自編出一萬多條程序，利用容量有限的微機，進行大規(guī)模的數(shù)字計算。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)了正確的參數(shù)時，設(shè)計人員驚喜得幾乎跳了起來。
逃逸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由五種固體發(fā)動機及整流罩的上半部分組成。這五種發(fā)動機分別是逃逸主發(fā)動機、分離發(fā)動機、偏航俯仰發(fā)動機、高空逃逸發(fā)動機和高空分離發(fā)動機。逃逸主發(fā)動機的任務(wù)是為逃逸飛行器與故障運載火箭的分離及逃逸飛行器脫離危險區(qū)提供動力。
逃逸分離發(fā)動機的任務(wù)是為返回艙與逃逸飛行器的分離及逃逸塔和運載火箭的分離提供動力。
偏航、俯仰發(fā)動機的任務(wù)是，當(dāng)發(fā)射臺逃逸時，使逃逸飛行器能夠偏出一定的水平距離(為返回艙著陸提供條件)，其它情況逃逸時使逃逸飛行器偏出故障火箭的飛行管道，將其布置在分離發(fā)動機的上部，以便在相同的推力下能夠產(chǎn)生更大的力矩。
高空逃逸發(fā)動機的任務(wù)是：在逃逸塔拋掉以后，為逃逸飛行器提供離開故障火箭的動力，同時在發(fā)射臺附近用來提高發(fā)射臺逃逸彈道頂點的高度和水平距離。
高空分離發(fā)動機的任務(wù)是：在無塔逃逸時為返回艙與逃逸飛行器的分離提供動力。
發(fā)動機分布在位于火箭頭部的逃逸系統(tǒng)和上部整流罩上，上部逃逸塔內(nèi)有10臺發(fā)動機，從上至下為控制、分離、主逃逸和高空逃逸發(fā)動機，前三種負責(zé)39公里高度以下的逃逸工作，后一種在39至110公里高度內(nèi)發(fā)揮作用。細心的人都會發(fā)現(xiàn)，逃逸發(fā)動機的外形很是特別，噴管彎彎的，倒掛著，和別的火箭發(fā)動機噴管都不一樣。面對這種“異型”的東西，我國的火箭發(fā)動機專家們也曾“迷惑”過，當(dāng)年僅從有限的外國報紙、雜志上偶爾看見過，甚至都搞不清哪個是發(fā)動機，也不知道它到底行不行。
1993年5月，當(dāng)時的發(fā)動機主任設(shè)計師、現(xiàn)任總設(shè)計師劉霓生赴俄羅斯考察時，與俄方人員談起發(fā)動機時，僅一個發(fā)動機外殼，人家開口就要80萬美元，令他這個中國同行很是受“刺激”，心想還是回去自己搞吧，不信我們搞不出來。漸漸地，我們要搞的發(fā)動機是什么樣，他們在腦中有了大致輪廓，那就是借鑒美俄兩個航天大國的各自經(jīng)驗與特點，走出具有中國特色的路。
經(jīng)過選型、論證、研制、試驗，到1995年4月19日，逃逸發(fā)動機第一次矗立在了位于秦嶺深處的試車臺上，大家對它充滿希望。巨大的轟鳴聲在山谷里回響起來，不過1. 6秒，噴管彎處突然噴出了火苗，并很快就燒出一個大洞，現(xiàn)場的人們都驚呆了。只不過片刻工夫，發(fā)動機的殼體都被煙火熏得黑黑的，山上的草也被燒著了，試車臺周圍一片慘狀，議論聲也隨之而起。這種倒掛的噴管又一次引來質(zhì)疑。
經(jīng)過改進，這一年的8月底，逃逸發(fā)動機第二次立在試車臺上。設(shè)計師們的壓力顯得比第一次還要大，生怕再出現(xiàn)什么“閃失”。發(fā)動機在試車臺應(yīng)“挺”3.2秒，如果像上一次頂不過1.6秒，逃逸就成了一句空話。發(fā)動機點火了，有人算計著時間。一分一秒過去，發(fā)動機經(jīng)受住了考驗。但經(jīng)檢查，彎管內(nèi)部2厘米厚的絕熱層卻被燒光了，露出了金屬部分，高壓高溫的燃氣造成了對噴管的嚴(yán)重?zé)g，其后果是會影響發(fā)動機的可靠性。
這時候，在航天科技集團航天動力研究院，上上下下全都積極行動起來，在攻關(guān)戰(zhàn)中“沖鋒陷陣”。動力機械廠50歲的銑工李雅杰，一位絕技絕招人才，在技術(shù)攻關(guān)中立下汗馬功勞。加工彎管無從下手，他就想辦法改進工裝并不斷加以完善。他干第一個彎管時，用了24天，以后只用8天就可完成。發(fā)動機的殼體到他手里時，已經(jīng)在其他工序上干了三個月，是否滿足設(shè)計、工藝要求，就看他這價值70萬的最后一刀了。他內(nèi)心的壓力也很大，尤其是頭兩年，來活時心里直害怕。而他干的活，必須跟繡花似的，心得靜，一點問題也不能出。他銑密封槽的時候，壓力最大，就像雕刻一件藝術(shù)品，必須一刀一刀地用心完成每一個細節(jié)，如果稍有心浮氣噪，就有可能起不到密封作用了。在加工發(fā)動機的絕熱層時，由于使用的材料掉毛，粘在手臂上引起過敏，弄得皮膚有紅又腫，后來是靠膠布將侵進皮膚的纖維一點一點粘下來的，苦著實吃了不少。
發(fā)動機的形狀復(fù)雜，工作環(huán)境苛刻，瞬時承受的力非常之高，因此，僅在絕熱方面，就有十幾個項目需要工藝攻關(guān)。承擔(dān)此項任務(wù)的研究所，試驗了多種絕熱材料。一種碳纖維的絕熱帽，一開始是用手貼，手可以進去，但使不上勁。改用膠粘的辦法后，一個絕熱帽就得干20多個晝夜。那種材料的氣味特別大，還得彎著腰干，一些人因此嘔吐不止。材料貼好后要固化，這時若產(chǎn)生氣泡，就會像爆米花一樣裂開，這就還得改進工藝。
1997年4月下旬，逃逸發(fā)動機第三次試車。改進后的絕熱套安裝到了發(fā)動機里。點火發(fā)動到3.2秒，一切正常。發(fā)動機的震動剛剛停下來，逃逸發(fā)動機第一任總設(shè)計師陳立學(xué)很快就走近試車臺，用手撫摸了一遍發(fā)動機，一點也不燙手。第二次試車時，他也曾想這樣摸一下的，但當(dāng)時彎管處已經(jīng)燒得發(fā)藍，他沒敢碰。這一次，他放心地笑了：發(fā)動機的難題到此徹底解決了。
此后，有俄羅斯專家到航天動力研究院講學(xué)，評價他們研制的逃逸發(fā)動機質(zhì)量可靠，比俄羅斯的水平更高。整個逃逸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，都很復(fù)雜與艱難。但是，就像解決發(fā)動機的難關(guān)一樣，1997年第一季度，逃逸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)生產(chǎn)全部完成交付，最終保證了火箭全箭研制、試驗的順利進行。
