今年，我國(guó)計(jì)劃實(shí)施近70次宇航發(fā)射，有望再次刷新紀(jì)錄。高密度的發(fā)射對(duì)火箭的整體要求近乎苛刻，中國(guó)航天如何做到高密度發(fā)射下的高成功率？今天的《一線調(diào)研 實(shí)干見(jiàn)聞》，我們就去火箭的“心臟”航天發(fā)動(dòng)機(jī)研制團(tuán)隊(duì)看一看。
(相關(guān)資料圖)
設(shè)計(jì)
從“十年一箭”到“八年九機(jī)”的秘訣
春節(jié)剛過(guò)，記者就來(lái)到了位于西安的航天科技集團(tuán)六院，這里是我國(guó)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的研制中心，為我國(guó)所有的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭提供動(dòng)力。
記者：你們這個(gè)室就是負(fù)責(zé)面向未來(lái)的一些發(fā)動(dòng)機(jī)研制的？
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：沒(méi)錯(cuò)，我們就是面向我國(guó)重大航天任務(wù)需求。
記者：抓總研制。
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：對(duì)，世界水平的發(fā)動(dòng)機(jī)。它就是我們的第一款。
記者：這款發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)是全數(shù)字化了。
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：全數(shù)字化了。
趙劍說(shuō)的這款發(fā)動(dòng)機(jī)就是500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，這是我國(guó)目前在研推力最大的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，去年底，首次整機(jī)試車就取得圓滿成功。
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：這發(fā)動(dòng)機(jī)從零開(kāi)始到真正的第一次系統(tǒng)級(jí)的熱試車，大概是花了4年時(shí)間，包括設(shè)計(jì)到生產(chǎn)加上實(shí)驗(yàn)。
記者：這個(gè)速度是跟之前相比是不是已經(jīng)很快了？
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：像這么大一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，我舉個(gè)例子說(shuō)，咱們現(xiàn)在的120噸發(fā)動(dòng)機(jī)，就目前空間站的主動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，它從零開(kāi)始到真正試車，大概就是以10年為周期。
趙劍說(shuō)，研制時(shí)間大幅度縮短，是因?yàn)樗麄冊(cè)谝婚_(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候就引入了數(shù)字化，按照以往的設(shè)計(jì)模式，需要手繪設(shè)計(jì)圖，工廠再出工藝圖，再交給工人去加工。一有改動(dòng)，所有的流程就要重新來(lái)一遍。
趙劍告訴記者，現(xiàn)在航天重大任務(wù)中，都要求質(zhì)量高、周期短、成本低，過(guò)去的手工制圖已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)了。為此，院里啟動(dòng)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，自主研發(fā)了“郁金香”模型庫(kù)，以往憑設(shè)計(jì)師個(gè)人經(jīng)驗(yàn)無(wú)法想象的設(shè)計(jì)方案，在仿真模型的計(jì)算下都可以實(shí)現(xiàn)。
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：我所有的尺寸圖紙全是三維呈現(xiàn)，全是整個(gè)真實(shí)地在這里體現(xiàn)出來(lái)，包括它的公差，包括粗糙度，包括這個(gè)位置入口，包括加工尺寸。
記者：這是傳感器是吧？
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：對(duì)。相對(duì)原來(lái)的方案減了50%重量。如果讓你設(shè)計(jì)，你肯定不會(huì)這么設(shè)計(jì)，想象不出這里把它凹進(jìn)去對(duì)吧？這里凹進(jìn)去，然后再把它長(zhǎng)出來(lái)，你是想不出來(lái)的，這都是算出來(lái)的。
趙劍說(shuō)數(shù)字化模型算出來(lái)的結(jié)果，讓發(fā)動(dòng)機(jī)研制效率提高了幾十倍，設(shè)計(jì)完成之后，還可以通過(guò)仿真試車來(lái)一遍一遍驗(yàn)證結(jié)果。
記者：可不可以這么理解，仿真試車就相當(dāng)于我打游戲過(guò)關(guān)一樣，每一關(guān)，每一關(guān)，即便是這關(guān)我沒(méi)過(guò)，我可以重來(lái)。但是按照以前的話，我可能這一關(guān)沒(méi)過(guò)，就意味著游戲結(jié)束了。
航天科技集團(tuán)六院11所重型發(fā)動(dòng)機(jī)副主任設(shè)計(jì)師 趙劍：多輪迭代的仿真的數(shù)字化的這種研制模式，它每一步發(fā)動(dòng)機(jī)從0秒開(kāi)始發(fā)指令，到零點(diǎn)零幾秒，哪個(gè)閥打開(kāi)，零點(diǎn)幾秒，到哪個(gè)位置，知道它在什么時(shí)候會(huì)做什么動(dòng)作，載荷是什么樣的。然后我的產(chǎn)品能不能扛得住，我們也經(jīng)過(guò)了詳細(xì)的計(jì)算。在我們這種認(rèn)知范圍內(nèi)我們?nèi)プ龅綐O致，這樣才能保證真實(shí)試車一次成功。
趙劍告訴記者，他所在的航天六院提出，在8年內(nèi)要完成9款新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。從十年磨一劍到8年9款新發(fā)動(dòng)機(jī)，采訪過(guò)程中，我們找到了其中的秘訣，就是用數(shù)字化賦能航天發(fā)展。
制造
從“工藝品”到“工業(yè)品”的轉(zhuǎn)變
使用數(shù)字化以后，發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)師們有了更多的信心和底氣。設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的第一個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)完成之后，還要通過(guò)總裝加工來(lái)實(shí)現(xiàn)，那么總裝車間又是如何通過(guò)數(shù)字化來(lái)完成生產(chǎn)任務(wù)的？繼續(xù)來(lái)看記者的調(diào)研。
在西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，記者見(jiàn)到了主管生產(chǎn)任務(wù)的副總經(jīng)理劉友強(qiáng)。去年，他們公司交付的各型發(fā)動(dòng)機(jī)再創(chuàng)歷史新高，今年任務(wù)量更大。
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：每個(gè)人會(huì)有個(gè)責(zé)任令，可以說(shuō)它是軍令狀，這里邊就規(guī)定得比較細(xì)了，不管是數(shù)量還是質(zhì)量，都比以往上了一個(gè)層次。
在采訪的時(shí)候，劉友強(qiáng)接到了生產(chǎn)車間打來(lái)的電話，記者和他一起趕往生產(chǎn)車間。
記者：過(guò)年去哪了？
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：過(guò)年我哪都沒(méi)去。好多一線的初三就已經(jīng)到崗了，到初四初五人就非常多了，達(dá)到1500人左右了。我們?cè)诖汗?jié)前把2023年的工作基本上都安排到位了，關(guān)鍵環(huán)節(jié)關(guān)鍵點(diǎn)，得確認(rèn)一下是不是按照預(yù)期正常起步的。
劉友強(qiáng)來(lái)到的是120噸液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)的總裝車間，這是我國(guó)新一代運(yùn)載火箭的主力發(fā)動(dòng)機(jī)。這幾年中國(guó)空間站發(fā)射的長(zhǎng)征五號(hào)B、長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭，用的都是他們研制的發(fā)動(dòng)機(jī)，未來(lái)探月四期、火星、小行星等深空探測(cè)計(jì)劃，對(duì)它們的需求會(huì)更大。
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：新一代液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，總裝的脈動(dòng)線，建成的第一天開(kāi)始就基本上滿負(fù)荷運(yùn)行了。
劉友強(qiáng)介紹，去年，公司交付了60臺(tái)120噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，今年的交付任務(wù)達(dá)到80臺(tái)以上，他每天最重要的任務(wù)就是盯住生產(chǎn)進(jìn)度。
記者：交貨的期限就卡在小時(shí)級(jí)了。
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：是這樣的，你現(xiàn)在如果還是說(shuō)明天干什么，后天干什么，根本不行，你應(yīng)該說(shuō)明天幾點(diǎn)鐘之前干什么，幾點(diǎn)鐘干什么。
劉友強(qiáng)告訴記者，以前發(fā)射任務(wù)少，需要的航天產(chǎn)品量很小，有的都是孤品，都是靠傳統(tǒng)人工加班加點(diǎn)趕出來(lái)的。
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：你像四五年前這個(gè)也就是交付10臺(tái)8臺(tái)，再往前就更不用說(shuō)了，因?yàn)橥獠繘](méi)有需求。你看現(xiàn)在，接近商品，產(chǎn)品化了。
劉友強(qiáng)說(shuō)，這兩年發(fā)射次數(shù)越來(lái)越多，為此，公司實(shí)施了“卓越產(chǎn)品行動(dòng)”計(jì)劃，各車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械臂、自動(dòng)上下料系統(tǒng)、智能立體庫(kù)、無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)等自動(dòng)化設(shè)備隨處可見(jiàn)，新的脈動(dòng)生產(chǎn)線也正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)6月就將投產(chǎn)。
記者：這條線要投產(chǎn)之后，你這壓力就能小一點(diǎn)。
航天科技集團(tuán)六院西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司副總經(jīng)理 劉友強(qiáng)：那小很多，真的小很多。
采訪結(jié)束時(shí)，劉友強(qiáng)告訴記者，自動(dòng)化、智能化裝備的大量使用，使得以往靠手工打造的“工藝品”成了現(xiàn)在批產(chǎn)的“工業(yè)品”。盡管今年的生產(chǎn)任務(wù)壓力依然很大，但有信心能夠保質(zhì)保量完成交付。
試車
從一臺(tái)專用到一臺(tái)多用的轉(zhuǎn)型
我們已經(jīng)看到了航天發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造，在發(fā)動(dòng)機(jī)的研制過(guò)程中，還有一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是試車，不管是新研制的發(fā)動(dòng)機(jī)還是準(zhǔn)備交付的發(fā)動(dòng)機(jī)，都要在試驗(yàn)臺(tái)上點(diǎn)火來(lái)驗(yàn)證性能。為了滿足航天任務(wù)的需要，新的試車臺(tái)也在加緊建設(shè)中，未來(lái)這個(gè)新的試車臺(tái)也將是全數(shù)字化的。
總臺(tái)央視記者 李寧：位于陜西銅川，亞洲最大的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)正在建造過(guò)程中，目前，主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，正在進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)備的安裝調(diào)試，預(yù)計(jì)3月底將交付使用。
麻軍德是這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一，他告訴記者，整個(gè)春節(jié)他們都沒(méi)有放假，在加班趕進(jìn)度，現(xiàn)在，測(cè)控大廳已經(jīng)完工，試驗(yàn)臺(tái)的主容器已經(jīng)順利安裝落位，關(guān)鍵設(shè)備全部進(jìn)場(chǎng)。他們所里現(xiàn)有的試驗(yàn)臺(tái)是保障現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)研制試驗(yàn)的，無(wú)法滿足新研大推力發(fā)動(dòng)機(jī)的試車任務(wù)，未來(lái)的任務(wù)就指望這個(gè)臺(tái)子了。
航天科技集團(tuán)六院165所五室副主任 麻軍德：這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)主要承擔(dān)目前我國(guó)最大推力的500噸級(jí)液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，還有300噸級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，以及向下兼容，包括200噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)等。承擔(dān)的型號(hào)是非常多的，所以我們把這個(gè)臺(tái)子定義為多功能柔性化的一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)。
麻軍德帶著記者邊走邊介紹，不同于以往，這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)采用雙工位設(shè)計(jì)，依山勢(shì)形成傾斜角度，這樣的設(shè)計(jì)既節(jié)約成本，還能夠快速形成試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑵M足發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需求。此外，智能化、數(shù)字化等新技術(shù)也將應(yīng)用其中。
航天科技集團(tuán)六院165所五室副主任 麻軍德：我們要打造成一個(gè)數(shù)字化試驗(yàn)臺(tái)，我們所有的數(shù)據(jù)的采集，采集完之后的處理交付，直接傳送到我們西安本部。
通過(guò)調(diào)研，記者發(fā)現(xiàn)，從設(shè)計(jì)、制造到試車，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)研制的每個(gè)環(huán)節(jié)都在滿負(fù)荷運(yùn)行，在中國(guó)航天密集發(fā)射任務(wù)的背后，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)航天需求的快速增長(zhǎng)。而在這種需求牽引下，無(wú)論是設(shè)計(jì)端的從圖紙到模型，還是制造端的從人工到智能，中國(guó)航天都在全面推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這種轉(zhuǎn)型也成為高密度發(fā)射任務(wù)的有力支撐！
（總臺(tái)央視記者 崔霞 李寧 陶嘉樹(shù) 張博 張昊）
標(biāo)簽： 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)
