中新網(wǎng)10月16日電 題：“翩翩”柵格翼-逃逸時(shí)火箭的“穩(wěn)定神”
——中國神舟神箭研制的12大攻關(guān)奇跡之三
作者：馮春萍
柵格翼是保證逃逸飛行器靜穩(wěn)定性的特殊裝置，當(dāng)逃逸飛行器在39公里高度以下的大氣層中出現(xiàn)應(yīng)急情況啟動逃逸系統(tǒng)時(shí)，為了保證逃逸飛行器的氣動穩(wěn)定性需要靠四塊展開的柵格翼將逃逸飛行器氣動質(zhì)心后移，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，因而柵格翼是決定逃逸成功方案的關(guān)鍵因素之一。
柵格翼是一個高效的氣動部件，在研制逃逸飛行器之前，我國根本沒有針對柵格翼的研究，火箭總體部年輕的設(shè)計(jì)師們更是連見也沒見過。幸好有一本剛剛翻譯出來的專門介紹柵格翼的書，引領(lǐng)著他們開始了自己的研究。
柵格翼的作用，用火箭總設(shè)計(jì)師劉竹生的話解釋很容易懂，就是：“保證逃逸時(shí)火箭的穩(wěn)定”。
柵格翼由若干相隔一定間距，且成直角交叉的翼片組成，翼片做得很薄，因而阻力很小。這些像紗窗一樣呈網(wǎng)格狀的東西，內(nèi)里包含了很多的“學(xué)問”。網(wǎng)格的寬度、高度，翼片的薄厚等等，都是做了大量試驗(yàn)后才確定下來的。
柵格翼有了“模樣”后，對其進(jìn)行試驗(yàn)的條件卻并不具備。最多的試驗(yàn)是風(fēng)洞試驗(yàn)，國內(nèi)的風(fēng)洞達(dá)不到模擬要求，他們就嘗試用縮比試驗(yàn)的辦法來解決，但是，縮小后的“紗窗”格距太小了，在風(fēng)洞里一“吹”，網(wǎng)格很容易堵塞，而得不到真實(shí)的數(shù)據(jù)。為此他們又減少柵格翼的片數(shù)和網(wǎng)格，增加厚度，以達(dá)到模擬的要求。1：1的試驗(yàn)還得去國外做才行。
除了進(jìn)行常規(guī)的部件試驗(yàn)外，研制單位還在哈爾濱飛機(jī)制造公司建立了柵格翼展開試驗(yàn)裝置，模擬各個飛行階段的外部載荷，進(jìn)行展開試驗(yàn)，對設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。為了更真實(shí)的反映外部條件對展開過程的影響，還在湖北襄樊特意安排了最大速度滑軌試驗(yàn)，以驗(yàn)證柵格翼及其釋放機(jī)構(gòu)在最大速度條件下的展開性能。
火箭正常飛行狀態(tài)下，柵格翼收靠在整流罩周圍，一旦逃逸，四塊柵格翼與整流罩的連接爆炸螺栓就會起爆解鎖，柵格翼迅速展開。這時(shí)，柵格翼要同時(shí)承受發(fā)動機(jī)噴流，即我們看得見的發(fā)動機(jī)尾部噴出的火焰的加熱和沖刷。這股火焰是絕對不能噴到火箭上的，如何做到這一點(diǎn)，需要“一躲”、“一防”。躲，就是在設(shè)計(jì)上盡量將柵格翼的位置與噴流錯開；防，就要給柵格翼涂防熱層、防燒蝕層，使其不會熔化。這些都需要經(jīng)過大量的計(jì)算。
當(dāng)時(shí)還沒有工程計(jì)算軟件，計(jì)算機(jī)相對于今天也比較落后，僅計(jì)算一個點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一臺計(jì)算機(jī)不關(guān)機(jī)，也得算上整整一個星期。為了找到減少噴流影響的辦法，剛開始研制的時(shí)候，研制人員將一塊20厘米厚的鋼板放在發(fā)動機(jī)噴管后，想看看噴流的“威力”究竟有多大，結(jié)果鋼板一下被削去一大塊。1998年，他們也曾帶著一片柵格翼去內(nèi)蒙古做1：1的試驗(yàn)，將柵格翼置于發(fā)動機(jī)后不遠(yuǎn)的地方，從各個不同的角度對著噴，一下又燒出一個大洞。
大量的試驗(yàn)，大量的數(shù)據(jù)，為他們的設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供了依據(jù)�；鸺l(fā)動機(jī)上原來設(shè)計(jì)有四大四小8個噴管，四個小的正好對著柵格翼，為此他們下決心“忍痛割愛”，取消了這四個小噴管，這也是“躲”的措施之一。當(dāng)時(shí)就柵格翼的氣動特性與噴流情況下的逃逸飛行器氣動特性這一新問題，還成立了全國性的攻關(guān)組，組長是我國氣動權(quán)威、航天老專家莊逢甘，吸收國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)共同參與，出謀劃策。
除了設(shè)計(jì)，柵格翼最主要的難點(diǎn)還在工藝上。
柵格翼的翼片材料很薄，焊縫加起來長達(dá)150多米，它們交叉焊接組成方格，加工難度很大。焊縫數(shù)量多，每個方格又很小，焊接時(shí)手伸進(jìn)去都難，加上熱脹冷縮，極易產(chǎn)生變形或造成超差。因而傳統(tǒng)手工氬弧焊已經(jīng)不適用柵格翼的焊接，而必須采用直流氦弧自動焊的方法。對這個在國內(nèi)航空、機(jī)械部門的權(quán)威和廠家都感到棘手的難題面前，承擔(dān)焊接任務(wù)的火箭總裝廠，成立了由孫忠紹帶領(lǐng)、有工藝人員和工人參加的攻關(guān)組。他們在進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)、摸索之后，終于在1996年突破了自動焊接工藝關(guān)鍵，并成功地焊接成型了1：1柵格翼試驗(yàn)件，達(dá)到國外同級水平。柵格翼焊接工藝攻關(guān)由此被載入史冊。
歷時(shí)近一年半的時(shí)間，柵格翼技術(shù)難關(guān)終于被攻克下來。
