长征五号B火箭飞天背后的“上海力量”

唐小丽 张昱欣 范文超

2020年05月06日14:22  来源:人民网-上海频道
 

5月5日18时0分,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭,搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,在我国文昌航天发射场点火升空,约488秒后,载荷组合体与火箭成功分离,进入预定轨道,首飞任务取得圆满成功,实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕。

5月5日,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功。 新华社发(屠海超 摄)

这是经过64个月的不懈努力后,“胖五”以长征五号B的身份重新回到大众的视线之中,以“首飞成功”拉开了载人航天三步走之第三步——建造空间站的序幕。

在这次成功飞天的背后,“上海力量”格外瞩目。中国航天科技集团上海航天技术研究院承担了长征五号B四个助推器以及外安、芯级配套电池等研制工作,提供90%的起飞推力,同时承担了新一代载人飞船试验船能源管理系统、太阳帆板、信息管理功能测控子系统等研制任务。

“胖五”减重700多公斤 运输大块头“乘客”

一眼看过去,这次成功发射的长征五号B遥一运载火箭与之前的三发长征五号运载火箭并没有区别,但深入了解后,你会发现经过多次的技术改进,“胖五”也在不断地成长。

“胖五”家族助推模块的头锥由于飞行动力的需求,它和长征火箭家族中的其他兄弟姐妹们有所不同,从侧面看上去呈现出一个三角形状,从正面看上去就像一个萌萌的“小企鹅”嘟囔着小嘴。

据长征五号B运载火箭助推结构系统设计师林连镔介绍,由于长征五号系列火箭采用了前捆绑点主传力的结构,在助推器头锥的前捆绑点处受到高达300多吨的偏置集中力。为了有效扩散和支撑如此大的偏置集中力,增强与前捆绑点处相连的偏置集中力承载结构,在看似“小企鹅”的斜头锥里运用了增强强度的承力结构,但是由于它的放射性结构,使得“小企鹅”的体重一直居高不下。使该结构占到了整个头锥重量的60%以上。经设计师团队分析,此处减重空间最大。

八院长征五号助推研制团队通过拓扑优化技术对头锥传力路径进行优化,基于拓扑优化结果对捆绑点下方集中承载和扩散结构开展工程化减重优化设计,将原头锥捆绑点下方“多层放射筋壁板+主承力桁条”的多层结构串联的集中力承载扩散结构优化为结构更加连续、承载效率更高的“主承力桁条+主承力厚板”的新型结构并联共承力的形式,实现头锥结构减重约12%,近150公斤。

上海航天  供图

同时,设计师还从内部挖潜,据长征五号B运载火箭助推动力系统副主任设计师李会萍介绍道,根据前几发长五的飞行实际,煤油箱的增压气瓶余量较大,经过讨论和分析验证,在长征五号B每个助推器中都减少了1个气瓶,至少减重23公斤。另一方面,取消后处理管路之后,每个助推至少减重16公斤。

当长征五号B顺利升空的那一刻,研制团队的心终于安定了下来。这发任务面临着疫情突发、人员数量减少、任务周期长、首飞责任重的新形势、新特点,大家无时无刻不在心里告诉自己:“要认真对待每一个细节。”

总装能力提升20%,这个金字塔团队平均年龄只有27.5岁

伴随着一声震天响的“礼炮”,火箭腾空而起,国人欢呼雀跃。而在中国航天科技集团八院研制团队的脑海里,他们仿佛走进了一个放映厅,影片播放着它从一颗颗螺丝钉变成一个备受关注的“中国冰箭”。中国航天科技集团八院149厂事业一部(六分厂)党支部书记张雄说道:“每一次试验任务的圆满成功都凝聚着每个航天人的辛勤付出。如今,通过一系列的优化措施,释放产能,挖掘出被‘藏’在每一个角落里的潜能,让单个助推模块总装能力提升了20%。”

近年来,149厂围绕企业核心专业发展,结合自身产品特点,不断优化流程,强化节点意识,提升计划的严肃性和考核的刚性。在整个团队优化的过程中就像生物进化一般,巩固具有优势的“DNA”片段,同时通过植入了具有团队能力、创新能力、数字化能力的“RNA”片段,使得整个团队不断散发着新的活动与动力,让好每一项工作都能从严从紧从重从细实施起来,从而大幅提升装配效率。

“让每个人在第一次就把事情做对、做好,严格把好每一道关。”149厂长征五号运载火箭助推模块总装执行经理李亚军用这句话来形容总装团队的工作职责。为了满足日益增长的长征五号运载火箭助推模块的总装及试验任务,149厂从提升总装团队能力入手,不断激发团队自身的潜能,合理分工、细化责任,让“权责利”落实到每个角落,逐渐建立起了一个坚固而又稳定的“金字塔”团队。

走进洁净的总装总测厂房里,一眼望去,是一群平均年龄在27.5岁的青年人。李亚军介绍道:“如今,整个总装团队一共有15人,除了70后的金卫健和瞿德超以外,其他都是二三十岁的年轻人。无论是顶端的领路人,还是中流砥柱,每一个人都在其中发挥着自己的特色,让整个团队能够有力地成长起来。”

上海航天  供图

在运载火箭型号的工作中,为了进一步聚焦高质量的发展能力,进一步落实压准压严职责,青年人逐步担任起舱段负责人、总装负责人。他们将原本的总装工作延伸到部装、产品交付的“前端”工作,让总装带动整体生产节奏。青年负责人同型号工艺员一起制定了总装过程中的产品交付要求,细化了总装验收记录表,确保关键环节的测试覆盖性、验证充分性,强化质量把关重心前移。同时,他们将重点工作聚焦到型号研制全周期精准策划、部套产品配套进度及质量、“急难险重”的问题的协调上,大大提高了团队的管理效率,优化作业计划流程,减少不必要的产品流转和重复性工作。

疫情成了进场“拦路虎”,看他们如何做到“不容有失”

“最怕空气突然安静……”就在长征五号B运载火箭发射前1分钟,四周一片寂静,仿佛给世界按下了暂停键,然而中国航天科技集团八院长征五号B试验队员的心里却像是有一个钟表,滴答滴答地记录着时间的前进。点火,起飞,直至一头扎进漫无边际的天空。期待已久的那句“成功了!”窜进大家的耳朵,欢呼雀跃已是本能反应,松开双手,才发现四道指甲印已深深刻在了手心。

年前,中国航天科技集团八院长征五号B试验队就开始做着进场前的准备工作,然而新冠肺炎疫情成了“拦路虎”。为了不影响进场,有的试验队员主动取消了回老家探亲的行程,留在上海待命,很多试验队员主动提早返沪,自行隔离观察。“使命在肩,责任重大,不容有失”是他们常常对自己说的话。

受疫情影响,进场条件较以往严苛,试验队紧急调整了进场人员名单,尽可能全员走完全程。这样一来,一些发射场重要环节将面临人手不足的情况。众所周知,对火箭来说,发动机是为火箭提供飞行动力的重要产品,而要控制飞行方向则需要伺服机构,伺服机构是通过控制发动机摇摆从而实现改变火箭飞行方向的。按照规定流程,伺服机构需要在火箭垂直状态时安装,安装难度大。所以,伺服机构安装便成了发射场的一项重大工作。

原计划在此阶段会再安排3名149厂人员进场,但情况特殊,试验队充分利用在场人员,联合805所、803所的在场队员组成伺服机构安装舱外兼岗辅助小组,发挥团队作用,齐心协力,只为一个目标。

上海航天 供图

“质量是政治、质量是生命、质量是效益”,试验队坚持严慎细实的工作作风,把好每一道质量关。149厂胡慧莉作为试验队的质量员,时刻提醒试验队员毫不放松质量“双想”,坚持不放过任何隐患。秉持着对汇报材料标准不降的态度,在每次质量汇报会前召集各专业负责人开展队内讨论,讨论会上各专业人员可以知无不言,群策群力。

发射场网吧是长征五号B运载火箭助推动力系统主任设计师李会萍白天下班后经常待的地方,工作忙的时候一待就到晚上十点,她十年扎根长五助推动力系统设计,始终保持对本职岗位的敬畏。发射场期间,在她的工作台面上总是能看到记录得密密麻麻的工作记录本。这些本子可是她的宝贝,本子上是针对每一个单机、每一套管路、每一组舱段支架整理的与产品质量息息相关的各项信息。多年以来,在跟产和验收中她都随身携带,经常翻阅并完善,因为那不仅是一条条保障质量的数据,更是她工作的决心和信心。

作为总体总装岗的丁一凡,在2019年遥三发射成功后立马投入长五B进场准备工作中,翻开他的记录本,可以看到一条条“待补充事项”,那是从进场至发射日当天每一次工作的总结,而他要趁热打铁将这一条条细化的步骤或注意事项都补充到发射场操作手册中。这次任务是丁一凡第一次参加合练,对他来说较难的是编写火箭从发射塔架转回技术区的操作流程。有了遥三的经验,他试着在脑海中一步一步推演,遇到不懂的问题立马向前辈请教,最终编制的长征五号B发射场工作流程为后续发射场工作奠定了良好的基础。正因为对发射场每一个操作熟记于心,丁一凡每次都能帮大家解答发射场操作流程上的问题。

八院长征五号系列产保副经理吴小军也在不断积累经验,从全级次供应商管理到设计特性全集,每一项工作都亲力亲为。下班后总是换个角度反问自己,通过不断地思考、凝练,直到敢拍着胸脯说“我的产品我放心”为止。

运载火箭是一个庞大的系统工程,所需的知识技能纷繁复杂。他们不仅要确保火箭在地面上的安全与生产进度,还要思量“上天”后的飞行安全,每一刻都不能放松与马虎。以上这些,只是八院长五B团队的冰山一角。中国航天工程高速发展的背后,有无数航天人在默默地付出。

(责编:唐小丽、韩庆)
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