罗老号运载火箭 访运载火箭技术研究院总体设计部主任设计师张立洲



可靠性0.97就是100次发射成功97次,安全性0.997就是1000次发射成功997次,安全性基本上是可以打包票的。

  

  记者◎曹玲

  三联生活周刊:载人火箭已经成功完成任务,现在流行说看点,此次“长二F”火箭的看点是什么?

  张立洲:一是火箭乘坐起来更舒适,二是更安全。从外观上看,“神七”火箭和“神六”火箭最大的区别是又增加了一个摄像头,加上原有的两个摄像头,可以清楚地从内部看到火箭一、二级的分离,以及二级发动机的点火、工作的全过程。

 罗老号运载火箭 访运载火箭技术研究院总体设计部主任设计师张立洲
  三联生活周刊:火箭更舒适、更安全体现在哪些方面?

  张立洲:从舒适性说,当年神舟五号飞船发射时,杨利伟曾在火箭飞行120秒逃逸塔分离后的20秒内感到不适,这是因为火箭出现的低频振动刚好和人体器官引起共振。打个比方说,有时自来水管变压时一放水就“咣咣咣”振动,这时如果加上一个阻能装置,振动就会消失。

  低频振动是火箭的固有频率,不载人时无所谓,但是载人时航天员会难受。我们后来又请费俊龙和聂海胜体验了一把,他们说不舒服但是能忍受。本着以人为本的精神,我们在“神六”时进行了改进,使火箭的震动量级降低了一半。“神七”时又进行了改进,在火箭助推器、也就是所谓捆绑式火箭捆住的“小火箭”内安装了“变能蓄压器”,能进一步降低火箭上升过程中的振动。发射完之后我看了遥测数据,这个问题已经根治。在发射过程中,我也注意观看航天员的表情,如果仍有低频振动,他们的表情会出现细微变化,比如肌肉颤动等等。但是他们的反应异常平静,一是因为训练到位,在地面上就把飞天的感觉都体验了,二是因为火箭提供了相对舒适的飞行环境,可能比航天员训练时更舒服。这对我们来说,是件宽慰的事情。

  关于安全性,我们知道从火箭发生过的事故以及美、苏载人航天的经历可以看出,上升段最大的危险来源于火箭,最严重的后果是火箭爆炸。如果不载人,出现问题后它会立刻自毁,但是有航天员搭乘时,一旦发生危险就要赶快让飞船“逃离”危险区。负责逃逸的系统装置又叫“逃逸塔”,除了在发生危险时要确保航天员瞬间逃生外,在发射顺利时必须点火工作脱离箭体让飞船继续飞行,所以被称为航天员的“生命之塔”。

  逃逸塔在飞船顶部,塔高8米,从远处看像是火箭上的避雷针,与一般火箭圆锥形的头部不同。使用火箭发射后前120秒可以依靠逃逸塔,120秒时它和箭体分离;在和整流罩分离的200秒之内也可以借助火箭的逃逸系统进行逃生,200秒以后只能靠飞船。火箭本身有故障检测处理系统来判断工作是否正常,如果正常它就不工作,充当幕后英雄;一旦发生问题,此系统会立刻启动各种发动机,顶端的火箭推进器可以拽着整流罩里的飞船与火箭分离,到了安全处再将返回舱推出,落回地面。

  美国的“哥伦比亚号”和“挑战者号”没有逃逸系统,我们的设计则和苏联“联盟号”相似。神舟飞船7次发射,逃逸系统每次都成功经受了考验。

  三联生活周刊:据了解,火箭系统有36项改动,都指的是什么?改动大不大?

  张立洲:36项改动的说法基本是鸡蛋里挑骨头。大的技术变动只有3项,核心系统改动很少,很多改动都非常小,基本是与原来的设计相同,只是采用了一些替代手段。比如需要使用一个0.5欧姆的电阻,但是原有的器件已经废弃,就用2个1欧姆的电阻并联成为0.5欧姆。再比如增加了遥测参数,事后可分析的数据更多。不过任何小的技术改动都要汇报,确保万无一失。

  三联生活周刊:改动后,火箭的可靠性评估值从原来的0.97提升到0.98,航天员安全性指标达到0.997,请解读一下这些数字的含义。

  张立洲:通俗说,可靠性0.98就是100次发射成功98次,安全性0.997就是1000次发射成功997次,基本上安全性是可以打包票的。

  三联生活周刊:此次发射,火箭没有发生大的改变,飞船却发生了很大变化,飞船的变动对火箭系统有什么影响?你们如何协调这种关系?

  张立洲:我们对飞船的外形有一定要求,飞船有一个外观轮廓线,你可以在轮廓线里对飞船进行改造,但是绝对不能越线。因为整流罩要包住飞船、天线还有一些凸起物,整流罩的空间不变,包不严实就会出现装配问题,所以飞船设计不能超出轮廓线。第二,火箭外型一旦确定,最大运载量也就确定了,所以飞船的重量也要限定,不能超过8吨。第三,要把飞船送到合适轨道,入轨参数的精度要求非常高,那么火箭需要打多高?这也需要精确配合。各项指标由解放军总装备部“921”工程办公室进行协调,我们和空间技术研究院总体设计部共同配合。

  三联生活周刊:下一次“神八”发射时又不载人了,火箭会不会相应发生变化?

  张立洲:下一次火箭状态会有大变化,按照具体的目标来确定。日后的长征二号F火箭将有两个状态,一种是运输载人飞船,外形与现在一样;还有一种运输目标飞行器,将去掉逃逸塔部分,整流罩的形状也会有所改变,外形和运输卫星的火箭一样。运输“神一”到“神七”的“长二F”火箭分别对应“遥一”到“遥七”,而“遥八”火箭是负责运输目标飞行器的,“遥九”才是用来运输神舟八号飞船的。

  三联生活周刊:从1995年您开始进行火箭设计到现在,最大的变化是什么?

  张立洲:最大的变化就是火箭的设计思路发生很大改变。载人火箭的设计核心围绕航天员,要安全地把他们送上天,然后再安全返回地球,要求绝对可靠。比如刚才所说的低频振动问题,如果运输卫星就无所谓,但是对人来说,要适应人的生存环境,不但要减轻振动还要降低噪声,不能震耳欲聋。

  航天员安全性指标达到0.997,意味着地面试验要充分、时间要到位,这些数据不是用笔算出来的,而是试验出来的。试验按研制流程从小到大编制项目清单,元器件、原材料都要进行筛选。除了小试验,像整流罩分离、逃逸系统运行等等在发射前都做过相关试验,从神舟一号到神舟四号,在不载人的情况下考核了我们的火箭。

  三联生活周刊:火箭是一次性产品,辛辛苦苦造出来一发射就没了,您对火箭有没有什么感情?发射之前紧张吗?

  张立洲:对火箭有什么感情??这个问题我倒没多想。只是每次发射完都长出一口气,如释重负,觉得自己没有白付出,很有成就感。从事航天工作压力太大,这是事实,不过我们都习惯了,有了一颗平常心。平常心从哪里来?就是对自己的产品有信心。工作以后,就在第一次执行火箭发射任务时有点失眠,其他时候都该睡觉睡觉,该吃饭吃饭。没有这点心里素质,还怎么搞航天?

  

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