9月25日,長征二號F火箭在酒泉衛星發射中心壯美升空,完成了準確入軌的任務目標,創下七戰七捷的佳績。“長二F”這一飛,實現了火箭發射試驗隊出征時的莊嚴承諾:“我要飛得更好。”
長二F火箭的七戰七捷,是一次新的輝煌,更是新征程的開始。成功時刻,歡呼、擁抱、握手、擊掌的真實畫面不斷在發射現場閃現。短暫的激動過后,總指揮劉宇和總設計師荊木春很快平靜了下來,他們又將帶領隊伍迎接新的更大挑戰。
一次成功不代表次次成功

從“神舟六號”開始執掌“長二F”總指揮帥印的劉宇對媒體一向保持“低調”。他更愿意把談論火箭的時間放到發射成功之后,因為那時他內心的巨大壓力才真正得到了釋放,而此前他的心則一直繃得緊緊的。盡管也是久經沙場,但已逾不惑之年的劉宇卻告訴記者:現在知道“怕”了。
“神七”任務的目標可以概括為“準確入軌,正常運行,出艙活動圓滿,安全健康返回”。其中,“長二F”的首要目標“準確入軌”是整個飛行任務的基礎和保障。這在無形之中,給火箭系統施加了很大壓力。
在研制過程中,設計人員們始終樹立以人為本的理念,視航天員為家人,努力為他們提供最可靠、最安全的產品。火箭進場后,為了真正做到“三杜絕、一出色”,即個人杜絕差錯、系統杜絕缺陷、隊伍杜絕問題,出色完成“神七”發射任務,火箭發射試驗隊可謂是全力以赴。
他們組織開展了《試驗場管理手冊》的學習,對照崗位責任表格,熟悉本崗應知應會。在實際操作中,隊員們還借鑒了其他型號的成功經驗,對火箭產品狀態實施110個多媒體記錄項目,清理了易插錯插頭72個。同時,還進行了操作安全性分析及對策檢查、故障檢測系統軟件復查等多項工作。
經過技術區的5次火箭總檢查和4次“人船箭地”聯合測試,產品性能穩定,系統匹配協調。在火箭轉入發射區的評審會上,到場的專家們都禁不住地稱贊:“這枚火箭進場后沒有發現一個問題,質量是七枚火箭中最好的。”
一次成功不代表次次成功,次次成功不代表技術成熟。為此,“兩總”帶領研制隊伍在提高產品可靠性、技術狀態更改、質量控制等方面做了大量工作。長二F火箭可靠性設計指標比其他長征火箭指標要求高,總體設計指標是0.97。通俗講,就是火箭發射100次,只允許出現3次故障。到“神七”發射前,經過專家們的重新評定,“長二F”的可靠性設計指標已經從0.97提高到0.98。雖然只是0.01的變化,卻凝聚了“兩總”系統巨大的心血。

“兩總”一直認為,火箭可靠性的提高是靠研制人員平時的精心操作和認真工作實現的。從“神一”到“神七”,火箭進行了各種大型地面試驗和驗證工作,從結構系統、動力系統、電源系統到故障檢測系統、逃逸系統,可靠性不斷得到提高。從“神六”到“神七”的三年中,火箭各系統又做了大量細致的工作,進行了適應性改進或可靠性改進。在火箭加電累積時間上,也比過去增加了20多小時,增幅達40%,所有產品指標符合加嚴指標要求。
火箭和飛船兩個系統在先進管理經驗上的互相借鑒、互相促進。劉宇說,在這枚火箭研制過程中,火箭系統開始實行“單機質量與可靠性數據包”管理,對箭上所有產品生產過程的質量情況都留有記錄,做到心中有數。這個做法就是到飛船系統上門取經得來的。
談到研制隊伍時,劉宇說,他們這支隊伍可能表現得不夠謙虛,但從工作的認真程度和實際效果來說,可以說沒有任何折扣。“長二F”火箭七戰七捷的成功經驗之一,就是集中了各路人才的智慧。如今,隊伍人員經過一次次的更換,已經比較年輕。據介紹,這支隊伍中,最年輕的分系統技術指揮年齡還不到30歲,而隊員們的平均年齡也就是38歲左右,女性約占四分之一。
搞運載火箭的壓力,別人可能難以體會,“兩總”認為,壓力的分解主要靠大家出色的表現,但工作要想干得好,一定要有平和的心態。劉宇也常常告誡隊員,火箭像個寶貝,要小心呵護。只有這樣,等到點火那一刻,才能做到真正放松。
曾經有人問劉宇:“這三年,你們都忙活啥了?”他平靜地回答:“造了一枚火箭”。對方說:“那一定是精品”。劉宇笑而不答。“長二F”發射“神七”的成功,解釋了劉宇的笑容。
兩大更改使火箭更加可靠舒適
長二F火箭總設計師荊木春個子不高,卻有雙會說話的眼睛,不時地傳遞出鎮定與睿智的將帥氣息。他為人十分謙和,是載人航天戰線上的一名“老兵”,經歷了“長二F”火箭的七戰七捷。
神舟七號飛船發射前,為了確保萬無一失,火箭“兩總”對“長二F”在前6次發射中出現的異常現象一一進行了梳理復查,并更改了36項技術狀態。“這其中,相當一部分的更改項屬于產品的升級換代,最重要的更改項當屬‘8赫茲現象’和‘415秒現象’,都是為了使火箭變得更加舒適可靠。”荊木春向記者如此強調。
“8赫茲現象”是近年來提及比較多的問題。2003年10月,航天員楊利偉乘坐“神五”升空時,曾在一個短暫的時間內感到非常不適。“這主要是因為火箭在上升階段助推器分離前,會出現短暫的共振現象。這是由動力輸送系統導致的比較典型的縱向耦合振動。由于8赫茲的頻率與人體的頻率比較接近,會令人感覺到不舒服。”荊木舂解釋說。
為此,在發射“神六”時,“長二F”研制人員對火箭進行了改進。飛船升空后,因為預先知道了“8赫茲現象”,航天員費俊龍和聶海勝特別留心。很快,大家就通過視頻看到費聶二人翹起了大拇指,知道他們并無不適之感。但是,研究人員通過對遙測數據的分析,發現火箭從起飛126秒開始還是出現了逐漸增大的縱向單頻振動,頻率約為8赫茲。
“這是火箭起飛過程中一個固有的頻率,不可能消失,但我們可以通過變能量蓄壓器對之加以抑制,既要避免縱向耦合,也要避免橫向耦合。”荊木春告訴記者,理論分析和試驗工作都已經做了,就等飛行試驗來檢驗實際效果。
研究人員還注意到,發射“神六”時,火箭飛行至415秒附近時出現異常現象:二級尾艙熱環境參數出現較大幅度跳變或趨勢轉折,姿控系統、箭體軸向加速度以及動力系統等部分參數也出現了一定變化。
仔細分析后,“兩總”得出了正常飛行不會產生這種異常現象的結論。但是,為了確保萬無一失,他們還是決定進行改進。經過真空噴流試驗,確認該現象是由增壓管路故障造成的。于是,“兩總”系統組織設計了二級增壓管路鋁改鋼的技術方案,進一步提高了火箭的可靠性。
“不是簡單地把鋁管換成鋼管,而要重新設計。最后,我們在管路中增加了補償器和金屬軟管等措施,又做了上百次的試驗。”荊木春介紹說。
發射“神七”的“長二F”還有一個特殊之處,就是單枚定制,而非先前的組批生產。在解釋這一問題時,荊木春說:“這實際上也是無奈之舉。根據載人航天工程三步走的戰略,此枚火箭應該采用新的改進型火箭。然而,由于任務批復得比較晚,研制新的改進型火箭已經來不及,只能采用先前的狀態,而2000年生產的六枚火箭,已經全部用于載人飛船發射,所以得再造一枚。”
下一步,由于要實現空間交會對接技術,長二F火箭將被長二F改進型火箭代替,火箭外形基本相同,但內部將發生重大變化。在整流罩的設計中,采用了馮卡門曲線的流線型,因而十分漂亮。這種工藝方法在國內也將是首次使用。同時,把助推器的橢圓底改成了錐形底,增加了容積量,提高了火箭的運載能力。火箭“兩總”對長二F改進型火箭的描述,讓人無限憧憬。