打造风云卫星的飞天器
——记风云三号气象卫星工程总设计师孙敬良院士

作者:曹海钧

日期:20201016

期号:4978

版号:1

版名:要闻

省份:

孙敬良,中国航天科技集团八院首席高级技术顾问,中国工程院院士,国际宇航科学院院士,液体火箭发动机、运载火箭总体和卫星工程专家。他主持长征四号火箭总体方案设计并采用多项国内首次使用的新技术,使火箭性能达到国外同类产品先进水平,并首次取得国内二、三级运载火箭首飞成功和次次成功的佳绩,将我国第一颗极地轨道气象卫星——风云一号A、B星送入预定轨道。

2011年3月23日,中国气象局、国家国防科技工业局、中国航天科技集团公司在北京联合召开纪念中国气象卫星事业40周年座谈会,时任风云三号气象卫星工程总设计师的孙敬良发言,回忆了那段岁月:在党中央、国务院的大力支持下,经过中国气象局,特别是邹竞蒙局长的不懈努力,风云一号气象卫星工程的研制任务终于明确,1985年10月,风云一号气象卫星工程被列入“七五”期间卫星型号发展的重点项目。他动情地说:“我是抱着感恩的心来参加会议的,如果没有国家坚定不移的支持,也就没有气象卫星事业今天的发展。”这也是孙敬良——一位火箭总设计师与风云气象卫星结下不解之缘的开端。

倾尽全力打造首颗风云卫星的运输工具——长征四号A型运载火箭

1982年10月,风云一号气象卫星大总体方案审定会提出于1986年发射风云一号气象卫星的要求,并将新长征三号运载火箭更名为长征四号A型运载火箭(CZ-4A,后为了统一长征系列运载火箭编号命名规则,改称为“长征四号甲运载火箭”),准备选用其承担风云一号试验型气象卫星的发射任务。

孙敬良组织设计人员在新长征三号运载火箭设计方案的基础上,对制导系统采取了三项技术改进措施,满足了风云一号气象卫星太阳同步轨道倾角偏差要求,并对长征四号A型运载火箭的设计方案从性能、可靠性和经济性方面再次进行优化,决策并主持实施多项先进技术,诸如数字式姿态控制系统、三级全程氦气定压力值增压输送系统、双向摇摆伺服机构和发动机、表面张力贮箱等,把可靠性和安全性置于研制工作的首位。经过再一次优化的火箭设计方案采用了多项先进技术,令长征四号A型运载火箭成为具备能够分别满足地球同步轨道和太阳同步轨道不同发射要求能力的“两栖”运载火箭,达到20世纪80年代国内领先水平。

“我的目标是,我这个总设计师可以骑在发动机上试车!”

按照长征四号A型运载火箭的研制计划,1984年要完成具备二次启动功能的第三子级常规发动机的热试车,这是国内常规发动机二次启动功能的第一次大型试验,存在相当的技术难度,国外和国内其他型号的类似试验都是败多胜少。

此次试车,最大的风险点在于国内运载史上第一次使用的共底贮箱。为了提高长征四号A型运载火箭的运载能力,弥补常规发动机的先天不足,作为总设计师的孙敬良在审查三子级设计方案的时候明确要求:必须挖掘出三子级自身所有的重量潜力,最大限度提升卫星载荷的可用重量。于是,一般火箭上被分成两个的氧化剂贮箱和燃料贮箱在长征四号A型运载火箭上合成了一个薄壁共底贮箱,这样做最大的好处是燃料箱和氧化剂箱共用薄壁箱底,减小了贮箱自身的重量;最大的风险是薄壁共底贮箱只能承担正压,如果燃料箱的压力超过氧化剂箱的压力,就会发生爆炸。

这种薄壁共底贮箱的设计,使得整箭推进剂输送系统的控制更加复杂,不仅在飞行中要始终保持正压,就算是在加注的时候也必须特别关注共底面薄壁上的压力差值和方向,绝对不能产生负压。正是由于薄壁共底贮箱的这种特性,孙敬良在汇报试车准备情况时坦言,加注和试车时都有可能发生爆炸。听取汇报的领导听了孙敬良的话,沉吟片刻后断然说:“推进剂加注的时候,你这个总设计师给我站在试车台上!”孙敬良毫不畏惧,斩钉截铁地回答:“我的目标是,我这个总设计师可以骑在发动机上试车!”(下转第二版)

修改日期:2020-10-16 10:37:28