作者：张祥耿 编辑：张璐 审校：张祥耿 来源：创邑icity
航天事业已经成为我国高新技术的战略制高点、彰显世界大国地位的重要标志之一。而火箭发动机，是火箭的心脏，是人类开展航天活动的核心装置。在2018年1月召开的国家科学技术奖励大会上，我国新一代大推力120吨级液氧煤油发动机荣获了国家科技进步一等奖，它使我国成为世界上第二个掌握此核心关键技术的国家。3月16日，在北京职工之家饭店，、中国航天科技集团六院院长刘志让接受了创邑传媒记者的专访。刘院长侃侃而谈，向创邑传媒记者介绍了火箭发动机研制过程中不为人知的细节和故事。
120吨级液氧煤油高压补燃发动机有啥黑科技？
在该型发动机研制成功之前，50多年来，航天六院自主研制了一百多种不同型号、不同性能、不同用途的液体火箭发动机及空间推进系统，为“神舟”飞天、“嫦娥”奔月和各种卫星的发射提供了动力保证，创造了世界航天史上高可靠性、高成功率的传奇，被誉为中国的“金牌动力”。 在过去5年里，航天六院研制交付的航天液体动力系统参加长征系列运载火箭发射任务83次，成功将136颗卫星、7艘飞船等送入预定轨道。
新一代大推力120吨级液氧煤油发动机在研制中，突破73项关键技术，研制了50余种新材料，获发明专利113项，成功应用了以下几项独有技术：
1、高压补燃技术：高压补燃循环将驱动涡轮后的燃气引入推力室再次参与燃烧，提高了能量转化效率，同时避免了发生器循环中驱动涡轮燃气直接排掉带来的损失，做到高效而又“滴水不漏”；
2、自身起动技术：发动机起动仅靠自身配置在数秒内使发动机爬升到额定工况，涡轮泵从静止加速到数万转/分，燃烧室温度跃升到三千多度，不需要借助外界能源，做到可靠而又“自力更生”；
3、重复使用技术：发动机研制实现了单台产品不下台多次连续试车，参加飞行发动机均为工艺检验试车后交付，准确获得了性能参数，发动机实现了地面重复使用，做到先进而又“经济适用”。
刘志让说，航天六院研制的该型发动机，将从一次点火变为多次点火，而且使用的是无毒无害、绿色环保的能源。120吨级液氧煤油发动机是我国后续探月工程、空间实验室、空间站等发射任务的主要动力。该型发动机已经在长征五号、长征六号、长征七号上开启工程化应用，将我国近地轨道运载能力从9.5吨提升到25吨，这意味着中国航天员在太空工作和生活的空间也会变得更加舒适和宽敞。
刘志让认为，120吨级液氧煤油高压补燃发动机的研制成功，不是终点而是起点。“火箭发动机推力有多大，中国航天的舞台就有多大”。目前，我国正在论证新一代重型火箭——长征九号，其起飞推力为3000吨，近地轨道运载能力至少100吨，地月转移轨道运载能力至少50吨，与美国土星5号运载火箭运力相近，可以满足未来载人登月、火星探测和更远的深空探测需求。
刘志让表示，推举重型运载火箭的三型新液体火箭发动机为500吨级液氧煤油补燃循环发动机、200吨级液氧液氢补燃循环发动机、25吨级液氧液氢膨胀循环发动机，分别用做重型火箭的一、二、三级。我国500吨级液氧煤油发动机2018年可完成工程样机研制，正在进行关键技术攻关和方案深化论证工作，各项工作进展顺利。
研制火箭发动机经历了哪些艰难困苦？
刘院长说，20多年前，当我们将液氧煤油发动机作为未来方向时，国内的工业水平与世界先进技术有着很大的差距，国内外都不看好，都认为我们搞不出来。确实，许多特殊材料、工艺设备和检验手段当时国内根本没有，我们跑遍了全国相关的高校、研究所，大家听说是为未来火箭配套研制，都给予了大量支持，我们用量不大，但研发起来颇费工夫，还是坚持干下去了。
研制过程中，失败与曲折常伴左右。众所周知，飞机的起飞和降落是最考验可靠性的关键时段，因为它是最难控制的时段，也是出事最多的时段，以至于起飞后和降落前的八分钟被称为“魔鬼般的八分钟”。液体火箭发动机也一样，起动和关机最复杂最难设计，尤其是起动过程，在几秒甚至零点几秒内，发动机的转动件要从静止状态加速到每分钟几万转的高转速，燃烧组件要从环境温度达到三四千度的高温，在起动过程的百分之几秒、甚至千分之几秒内，如果任何一个环节设计不好都可能导致发动机故障甚至爆炸。
2001年，液氧煤油发动机先后进行了四次整机试车，经历了四次失败，其中两次因起动不正常导致发动机发生了爆炸，另外两次燃气系统烧毁。此时，外界的质疑声再起：靠我们自己的力量到底能不能搞出来？能不能成功解决补燃问题？连续的失败，使研制团队信心受挫、陷入迷茫。
设计人员的压力，一次比一次大。而每到试车前夕，就是设计人员压力最大的时候。大家晚上怎么也睡不着觉。一睡着，就梦到试车失败的冲天火光和滚滚浓烟。试车时控制间里坐满了人，气氛紧张而压抑，大家似乎能听到自己的心跳声。
经过近半年的艰苦攻关，设计人员终于摸清了试车失败的根源和机理。在随后的试车中，发动机起动平稳，工作正常，按预定程序关机，起动过程与仿真结果良好吻合，液氧煤油发动机研制终于制服了“起动”这只拦路虎，取得了里程碑式的突破。
“六院人的性格如同他们所研制的发动机一样，意志坚如钢，朴实又沉稳。”航天六院院长刘志让告诉创邑传媒记者，在新一代火箭发动机研制过程中，六院人所表现出的敢打敢拼、不屈不挠的品格，正是发动机人格化的体现。
中国航天的“原动力”来自哪里？
秦岭、凤县和红光沟之于六院航天人，是永远铭记于心的存在。清澈的安河在山谷间静静地流淌，067基地指挥部、工厂、研究所、居民楼沿河而建，星罗棋布，绵延17公里。如果不是惊天动地的轰鸣声和喷射的滚滚白烟，谁能想到这个闭塞的小山沟竟是中国火箭发动机的摇篮？
凤县，奉献！简单干脆的两个同音词，凝练地概括了航天“三线建设”者的精神品格，或许只有汉字才能描绘出这种神奇的意蕴……
上个世纪六七十年代，我国开展了一场以战备为中心的大规模基础建设。因为建设的地点主要位于被称为“三线”的广大中西部地区，因此这场建设称为“三线建设”。刘志让大学一毕业，就来到陕西省凤县大山深处的“红光沟”，代号“067”的三线基地，即现在的航天六院前身。
刘志让说，选择了三线建设，就注定要走一条艰苦奋斗、无私奉献的道路。一边是繁重的“三线建设”和火箭型号研制任务，另一边是缺菜少粮的艰苦生活。没有房子自己盖，缺乏蔬菜和细粮，就在山坡上自己种菜，上山采蘑菇、挖竹笋、劈砍柴。
生活上的困难还好解决，但是建设当时亚洲最大推力的液体火箭发动机试车台却是难上加难。
试车台设计是在一无图纸、二无资料的情况下进行的，科研人员床板当图板，靠一支铅笔、一把对数计算尺和丁字尺来从事大型试车台的设计任务。建设者靠土爬杆、人力绞盘、卷扬机等土洋结合的办法，用了三年半的时间，建成了我国第一座大推力液体火箭发动机垂直试车台，十几项关键技术跻身当时的世界先进水平。1969年6月14日，067基地全面建成投产。
“在厕所里搞发动机试验”，别以为这是天方夜谭！1969年11月，远程火箭姿控发动机研制工作迫在眉睫，进度特别紧，连试验室也没有。怎么办？科研人员想出一个办法，对山坡上一个废弃了的厕所改造成了试验室。他们把女厕所做试验间，男厕所做试验控制、操作间，兼做装配间。在男女厕所中间隔墙上打个洞，安上有机玻璃做防爆观察窗。可是这个观察窗密封不好，研究员们经常被试验产生的废气熏得头昏脑胀、老恶心。没办法，他们只得一边服用维生素B6，一边搞试验。
10年间，在这个“厕所试验室”里，试过的试验件有200多台次，总起动次数达数十万次。就在这样的地方，诞生了我国第一台姿态控制发动机。
1974年1月，十一所正式组建了由张贵田同志负责的火箭发动机研究设计室。当时发动机厂任务很满，没办法安排生产，所以形成了设计在秦岭深山的红光沟，生产在沈阳，试验在北京，相隔上千公里的特殊研制局面。再加上一些其他地区的协作，设计人员几乎跑遍了半个中国。
为了加快研制进度，设计人员抛下家中老小，不顾个人体弱多病，长年奔波在生产试验第一线。为了排遣情绪，他们还苦中作乐，为自己编写了“连歌”：出门在外，东奔西跑。吃不好，喝不好，老婆孩子顾不了。不回家，没关系，您的身体我掂记，有条件买点好吃的。
有一位同志的爱人听了他们这首风趣诙谐的“连歌”，写了下阙以和之：我和孩子在家里，组织照顾可周细。有肉有菜还有奶粉吃。想您了，做个梦，甜蜜蜜。
2015年9月，长征六号一飞冲天，中国成为继俄罗斯之后第二个完全掌握液氧煤油发动机这一尖端技术的国家；2016年，长征五号、长征七号相继首飞成功，这些出生在“三线”基地的火箭开启了中国航天的新时代。目前，067基地虽然逐渐从红光沟迁出，发动机总装厂房已被当地企业占用，但“三线”精神在这片土地上一直延续，激励着一代又一代的航天人为实现伟大的“中国梦”、“航天梦”继续奋斗。
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