載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

謝謝大家!我是長征二號F運載火箭第四任的總設計師。對於天宮實驗室任務來講,我是一個新人,我是2014年8月才任的總師。我們這個新人講的是,我在一個新的崗位來從事這項工作。長征二號F運載火箭到目前為止已經飛行了13發,發發圓滿成功。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

這一次執行天宮實驗室任務的長征二號F運載火箭一共有兩發,一發是長征二號FT2火箭,它負責將天宮實驗室送入軌道,這個火箭如果失利的話,天上沒有天宮實驗室,後續的任務會戛然而止。我們的第二個火箭長征二號F遙十一火箭,如果它出現問題,那跟其它的火箭出現問題性質完全是不一樣。其它運載火箭出現問題可能損失的是火箭和有效載荷,那麼它需要的是錢,我可以重新造一個再來一次。但是我們長征二號F火箭如果失利的話,我們是失去的是人,是我們英雄的航天員,因此這兩發火箭對我們來說非常重要。我們給這次任務這兩發火箭的定義為“核心之戰”。我們這個火箭有十個分系統,逃逸系統是載人運載火箭裡頭,獨有的一個系統,請大家記住,一個獨有的系統。那麼它也並不是上邊一個尖尖,它包括了我們上部的整流罩,以及上部整流罩外邊和裡邊裝的東西。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

逃逸系統靠誰的指令來逃逸?靠的是故障檢測系統,它檢測了箭上很重要的幾個參數,當發現這幾個參數超過允許值它會給逃逸系統發出逃逸指令,這個系統也是載人運載火箭獨有的一個系統。

長征二號FT2火箭和Y11火箭,這一次是一起出廠的。8月3日從北京出發,8月6日到達了我們酒泉衛星發射中心載人航天的發射場,對於T2火箭來講,我們在技術區準備了三十四天,一切順利,一切按計劃進行。我們大家都按照慣例,陪著這個火箭從技術區,一步一步走到發射區。第二天我們有一項檢查項目,叫作點火與緊急關機線路檢查。這項檢查過程中,我們的故障檢測處理系統有一臺設備,加電之後它的燈要亮一秒然後熄滅,這是正常狀態。但是在測試過程中發現這個燈一秒之後它依然亮著,出問題了。另外我們還有其它的備份設備,也換了一臺設備,結果這個現象還是存在,我在想有什麼問題嗎?

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

我一個產品出問題是有可能的,但是我兩個產品都不行了,這裡邊有問題。正好這個時候,我們有一個設計員從樓道里走過來,我說彭越你過來過來,我問問你為什麼到這兒不行啊?我說有什麼差別沒有啊?彭越跟我講,還真有一個差別。在技術區的時候,我們這個開關在中間。到了發射區,他們把它打到一邊,那麼我想可能問題就出在這兒,結果就是這個問題。第三天我們有一個檢查項目叫全區的合練,當測試完成後,我們需要把設備斷電。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

我們的控制系統有一臺設備,斷電的時候,燈依然亮著,換上備份產品之後一切正常,不影響後續的工作。那天晚上我大概沒有睡好,腦子裡一直在這麼轉。第二天早上起來的時候,我發現牙疼,照照鏡子,腮幫子腫了。指揮員在數著五四三二一,點火!起飛!助推器分離,一二級分離,整流罩分離,器箭分離,一直到這個時候,我都覺得大廳裡一片寂靜,好像沒人在呼吸,一直到指揮員報太陽能帆板展開,整個大廳裡的掌聲才響起。我一個人悄悄走了出去,我去到了我們那個二樓的儲物間,在WC(廁所)對面。我跟我們的遙測主任設計師打了個電話,她叫林涓。因為剛才在發射的時候,我看到有幾個數不太對,而且這幾個數還挺重要,是我們後續在載人飛行時用於地面故障診斷的數。我就問她,我說你看到沒看到那有幾個數不太對呀?那麼在晚餐的時候她告訴我,那幾個數是對的,你看錯了。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

完全是由於緊張,把該看對的東西看錯了。在這之後,我自己想了很多的事情,我們曾經遇到過大風,火箭飛行時高空風的最大值我們限制在70米每秒,但是那一次最大風出現了81米!一直到射前,它的風速才降到了57米。我們挺過來了,我們成功了。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

我們也遇到了極低溫,天氣溫度達到了零下三十度,我們這個火箭設計的最低發射溫度是零下二十度。我們也採取各種措施,拿大棉被給下面的(縫隙)都捂上,給那裡邊塔架裡邊供熱風。雖然我們辦法土了一些,但是我們任務依然成功。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

我還記得比較清楚,2003年10月15日,我們發射了神舟五號飛船“Y五火箭”,將中國的第一名航天員楊利偉安全地送入了軌道。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

那一次楊利偉在天上是待二十三個小時就返回了地面,當時我們還沒有從發射場返回北京,我們就聽說了楊利偉在飛行過程中,他經歷了一個很不舒服的振動,後來楊利偉在他的一本書中叫《天地九重》,他是這樣來描述這個振動的:當火箭飛行到三四十公里高度的時候,火箭和飛船發生了急劇地抖動,產生了共振,那種十分痛苦的感覺,讓我的五臟六腑都快碎了,我心裡感覺我不行了,我要撐不住了,振動二十六秒之後,這個振動慢慢減輕,如同一次重生。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

但是當那個振動到劇烈的時候,就在那短短的一剎那,他真的感覺到他自己要犧牲了。這就是他對那個很不舒服振動的描述,可能就是傳說中的POGO振動(縱向耦合振動)。那麼我們從發射場回來之後,我們一起來看了當時的飛行數據,這個振動確實存在,因為這個火箭是從長征二號E借鑑過來的,它是我們長征二號F的基礎。當時由於實驗條件不具備,這個火箭並沒有進行縱向的振動實驗,在長征二號F研製的時候也沒有進行這樣的實驗,那既然是缺課我們就把它補上。大家是不是看過《阿波羅十三》的電影?航天員在去月球的過程中它的燃料儲箱發生了爆炸,那麼地面人員想方設法讓航天員返回地面,情境很感人,很緊張,但是我這裡我想告訴大家,那次飛行過程中,它的二級出現了POGO振動(縱向耦合振動),二級的中間的那個發動機提前關機了!所以我講傳說中的POGO振動(縱向耦合振動)。

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

那麼這個問題很複雜,為了搞清楚這個問題,我們成立了一個研究組,POGO振動(縱向耦合振動)研究小組。我說得簡單,這個工作我們做了很長的時間。神舟六號飛行任務結束之後,我們看了數據,我們發現振動還是依然存在,只是振動的量級要比原來小得很多,那麼問題又出在什麼地方?我們又繼續工作。遙七飛行回來之後,我們從數據上看,再找不到POGO振動(縱向耦合振動)的蹤影了。

後來有一次我問翟志剛,我說你感覺怎麼樣?他說:好!平穩!舒服!從2003年到2008年用了五年的時間,五年時間就是為了把一個“不舒服”它“不”字去掉變成“舒服”。

那麼這五年裡頭我覺得是我個人的成長非常重要的五年,一個是我知道了什麼是系統工程,第二個我體會到,該做的工作你必須做,欠了賬一定要還的!

載人火箭總設計師張智演講:為什麼楊利偉飛天會有生死26秒共振?

那麼想到了這些的話,我的心情好轉了許多。後邊我們遙十一火箭發射的時候,我告訴大家我不緊張了!五四三二一!點火!起飛!逃逸塔分離,助推器分離,一二級分離,我開始鼓掌了。旁邊有一個人說:“彆著急啊,還沒飛完呢!”我說:“你放心!肯定成!必須成!”我的鼓掌一直鼓到這個船箭分離一直到這個結束,這兩發火箭發射成功之後,我也從一個新總師,蛻變成一個有成功歷史的總師了。中國載人航天的任務,這只是一箇中間,後續我們還要建立中國人的空間站,長征二號F運載火箭還會為中國的空間站工程做出它自己的貢獻,我希望這個火箭會越飛越好,越來越可靠,越安全越精準!

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