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容易:发“载人箭”看似容易其实不易

时间:2024-05-17

口述/容易 文/黄希 摄/宿东 张旖旎

已是春和景明,而大漠深处的酒泉卫星发射中心还略有凉意。长二F 遥15 发射时的兴奋犹在昨日,一转眼我们迎来遥16 的启程。时间在火箭人的眼中,是一次又一次的腾飞。这一次的任务,长二F 再次交出满意的答卷。我们的无悔付出,就是为了那句重如千钧的承诺:有我们,请放心!

使命——载人航天,人命关天

为了满足空间交会对接任务的需求,2004 年工程总体决定开始研制改进型长二F 火箭。2006 年,我进入航天科技集团一院工作后,很快就加入了改进型长二F 火箭研制队伍,开始从事故障检测和逃逸系统的总体设计工作。

这枚火箭是现在我国唯一的一枚在役载人运载火箭。和其他火箭相比,故障检测和逃逸系统是该火箭“专属”,因而也比较小众。我当时对这个领域一头雾水,因此花了大量时间和精力去请教前辈。荆木春、张智从1992 年载人航天工程立项起就参与了载人火箭的研制工作,恰好他们两位也从事过故障检测和逃逸系统领域相关工作,于是顺理成章成了我经常请教的对象。

有了前辈们的悉心讲解和耐心引路,我对负责的工作游刃有余,并开始涉足型号总体工作,即对首飞前质量措施进行确认。从那时起,我就开始全面了解我国载人火箭的质量管理体系以及独有的“加严措施”,并逐渐接受载人火箭对质量最高标准、最严要求的理念。

天宫一号、神舟八号飞行是我人生中第一次去发射场执行任务,但“真是一点儿都不紧张”。执行空间实验室任务开始使用的改进型长二F 火箭发生了较大的技术变化,相当于一枚全新的火箭,因此安排了执行天宫一号、神舟八号飞行。因为这两次任务是改进型长二F 火箭的首飞,并没有载人。

但是到了神舟九号任务时,我本以为和前两次任务相比,自己会更加熟练和游刃有余,但是没想到一看到航天员从大屏上出现,从火箭整流罩进入到飞船里,我一下子就紧张得不知所措。

此刻,前辈们经常挂在嘴边的“载人航天,人命关天”在脑子里盘旋。一看到航天员,我就明白了载人火箭的使命和责任:航天员把生命交给你了!

在载人火箭的队伍里,很多设计师都会分享一个细节:在火箭点火前3 小时,各个系统的主要人员都要去塔架上查看火箭的最后状态,但这个时间恰好也是航天员登塔上箭进舱的时刻,很多人都能远远地看到航天员上了电梯。然而就是“这一眼”,就和平常在电视上看到航天员的场景完全不一样,那种触动让人非常刻骨铭心。

一直到现在,载人火箭队伍里还有一个特殊的工作程序:学习岗。所有执行长二F 火箭发射任务的同志都要提前在上一发任务中“实习”,这种坚持,不仅是为了熟悉操作流程,更是为了在实际操作中感受“载人任务”的特殊使命。

可靠——不因善小而不为,不遗余力改进完善

2021 年年初,当时我是重型运载火箭的副总师,正带领团队对重型运载火箭进行关键技术攻关。一纸任命把我调整到了长二F 总师的位置上。载人航天,使命光荣,责任也是如山的。我和团队就一个任务:安全、可靠地送航天员上太空。这是团队对航天员的承诺,也是团队最大的责任。

▲ 神舟九号航天员出征仪式

此时执行神舟十二号飞船的长二F 遥12、遥13 火箭已经到了“临出厂”的阶段,我开始快速了解、熟悉火箭的研制情况和出厂状态。当我了解两发火箭的技术状态时,最大的感受就是变化数量多,而且变化很细微。相对之前2016 年飞行的最新成功子样遥11 而言,有上百项技术状态变化,有很多类似增加力矩的措施也统计在内。这说明载人火箭的技术状态管控之严格,不管多么细小的改变,都会当作技术状态变化去分析和验证。载人火箭的技术状态管控要经过严格审批,手续非常繁琐。但是,队伍改进的决心很大,上百项状态改进里有百分之七十以上与提高可靠性和安全性相关。

高可靠、高安全是载人火箭最本质的特征,可靠性安全性工作一直都是载人火箭队伍的核心工作。通过30年持续不断的努力,载人火箭不仅实现了从研制之初提出的0.97 的遥不可及的可靠性指标,而且现在的可靠性评估值已经接近0.99。不因善小而不为,虽然改动很细小,但是可靠性、安全性正是通过点滴工作累积起来的。

▲ 容易(右)听取团队成员工作汇报

▲ 长二F 火箭转运中

进入空间站建造阶段以来,工程总体对火箭提出了一个要求:为了最大程度确保航天员安全,每次发射一枚载人火箭,同时要有一枚火箭在发射场“待命”。“待命”火箭解除值班任务后将转为正式发射任务的火箭,由新的火箭接替执行值班的任务。也就是打一备一、滚动备份的模式。这意味着出场执行新的值班任务的火箭在奔赴发射场地时,发射场有一枚火箭将转为执行正式任务。这也带来了质量管控,特别是技术状态管控的一个新模式。火箭在持续改进,新出厂的火箭相对于以往的火箭一定会有状态变化,这些变化既然是有利于提升可靠性安全性的,已经在发射场准备转为执行正式任务的火箭怎么办?队伍在新的火箭出厂前会逐一分析确认这些新的状态变化能否在马上执行任务的火箭上采取,能采取的全部采取,确实没有条件,要逐一进行分析。2021 年下半年遥14 火箭有一项小更改,是给火箭助推和芯级的捆绑连接装置加一个防护罩进行保护。经过讨论,我们认为要给遥13 也加上。于是,安排防护罩生产,设计安装方案,遥13 飞行前也落实了这项更改,又增添了一份可靠。每次任务都如此,虽然很麻烦,但是只要有利于火箭减少薄弱环节和风险隐患的,队伍都会不遗余力地去做。

择优——如果还有更好的产品,我一定选择更好的去飞行

火箭飞行前,在发射场会做大量的测试以充分暴露隐患。在发射场,遥12 火箭被发现了7 个质量问题,每一个问题都需要在现场做分析,有时候刚刚对一个问题产品进行拆卸、送回北京,又有一个问题冒出来了。团队连着一个月没有休息。

我们一直秉承这样的理念:在发射前出现这些质量问题,并不是坏事儿,对我们的工作既是警醒,也促使我们把工作做到尽善尽美。发现问题彻底归零,就是进步。对于载人火箭而言,产品的高可靠是永恒的追求。“高可靠、高安全”的追求没有止境,很多时候“换产品”都是为了让火箭采用可靠性、安全性更高的产品,让航天员的飞行更多一重保护。

因为是载人产品,所以对产品的质量控制要求很高。产品进入发射场工作阶段,出现过好几次“质量没问题,但是因为不包络”需要下箭,从操作者来说,已有产品“下箭”到新产品“上箭”,毫无疑问会增加操作风险。这几次任务在发射场工作时,现场一度更换过动力系统蓄压器、动力系统膜片、控制系统的惯组、伺服机构等产品。每一次更换,都是“小心翼翼”,更是对载人火箭“质量至上”理念的践行。

▲ 长二F 运载火箭发射试验队合影

在我们的团队里,有这样一个信条:如果更换产品的风险我们能够掌控并做到消除,如果还有更好的产品,我一定会选择表现更好的产品去飞行。让我印象深刻的有这样一个故事。在遥13 火箭换动力系统蓄压器时,为了把蓄压器换下来,先要把前面的管路先断开以腾出空间。“这就像卸装家里的水管一样,卸了重新安装,密封性能就可能不如之前。”大家在讨论时就考虑到了风险。第二天早上,我在食堂门口碰到了工艺调度人员。在询问工艺人员对这个风险的解决方案时,他们说已经想到了风险,而且北京有已经验收过的同样的产品,他们昨晚已经连夜安排了,现在这个产品已经在快递来发射场的路上了。那一瞬间,我心里满满都是感动。为了规避风险,工艺人员完全有理由说“建议不更换”。两总也会充分考虑他们的意见。然而,他们不仅没有这样做,反而主动去解决问题。一边是“求稳妥”,一边是“求更优”,在二者必须做出选择时,队伍人员讲大局,重协作,想的都是如何去解决困难。体现了团队“共同面对问题、共同解决问题”的工作理念。

效率——优化流程,精细安排

从空间站建造任务开始,工程总体对火箭提出了应急救援的要求。也就是说,如果航天员在太空中遇到了危险,要有一枚应急救援火箭以最快的速度把人接回来。这对火箭团队而言,一次任务要准备两枚火箭的总装和测试工作。“正式火箭”和“备份火箭”各司其职,按照各自的流程准备相应工作。不仅如此,还有应急箭执行应急救援的流程也需要设计。好几种流程交织,如何安排如何优化,是空间站建造任务面临的特殊需求。因此,两发火箭的准备,折算一下,意味着每一次发射,团队要完成1.7发火箭当量的准备工作。空间站建造阶段,一年两次载人发射,相对于以往平均三年一次载人发射而言,发射密度也有了很大的提高。如何对流程进行优化,提高发射场工作效率也成为摆在队伍面前的难题。

▲ 长二F 运载火箭垂直转运

队伍将火箭基础级、逃逸塔、整流罩分成3 条线,将两发火箭的工作项目逐个细化分析,结合人力、资源的安排,排出了局部并行的工作流程。队伍开展了大量的测试覆盖性分析,优化设置正式箭和应急箭待命前的工作项目。通过几次任务的积累和改进,遥12 火箭出厂时给出的一次任务两发火箭在发射场准备时间为49 天,遥15 火箭发射场流程优化为35 天,大大提高了发射场工作效率。

应急救援流程更是一个新事物。既要快,又要稳,队伍反复推演讨论,给出了应急救援的工作项目和24 小时工作制的实施方案,应急救援流程8.5天,而一发火箭正常发射流程接近一个月,如何实现?我们从人员交班的工作项目安排,对人员休息保障的所有信息全部进行分析,确保以人为本的预案的可实施性。

执行——想到了就去做,全力以赴不留遗憾

遥12 火箭中发现的问题,绝大多数发生在地面设备,随后团队将大量的时间和精力放在完善地面设备的工作上。

在以往的操作中,地面设备检修的方法,一般是按照“加电”的操作来检查。到后来,团队想到了一个更优化的办法。就像我们开车,我们去4S 店,专业保养人员并不是把你的车打着了,让车跑几圈,来判断你的车是否有问题。车辆保养是有专用的设备和方法、判据,去做一定的检测。什么时候大修,什么时候小修,人家都是有量化标准的。

那地面设备的检查,是不是能够参考这个方法呢?遥12 任务之后,团队利用两次任务的间隙,赶紧采购了专业设备,也制定了专门的定量的标准,对不同的设备进行定量的测试,这种定量的测试,能够让我们对地面设备的检修更加科学、有依据,能够对它是否满足要求有一个趋势性的判断。从遥13、遥14 火箭执行任务的情况来看,地面设备发现问题的数量大幅下降。

载人火箭团队一直还在持续做的事情是“做预案”。神舟十三号任务时,需要针对其他型号发生的推进剂泄漏的质量问题在现场开展举一反三,遥13 火箭加注后如何判断?2021 年10 月7 号晚上,大家“双想”会开到了凌晨1 点,就是讨论这一项预案怎么做。

后来,大家建议在北京安排做一个实验,看看正常状态下推进剂加注后的形态。10 月14 日中午,等到长二F 遥13 火箭加注时,我们在现场等待判断加注是否正常。因为做了实验,把实验视频和现场视频做了一个比对,团队一下子就心中有数了。当时,发射场请总师拍板。我毫不犹豫地说:没问题,可以往下走。

事后回想起来,当时如果没有做那个实验,在现场真挺难判断。“预案,宁可做到备而不用,不能用而无备。”什么事情,只要想到了,最好的办法就是去做。载人火箭,质量是永恒的追求。凡是想到的事,凡是别人提到的建议,都应该全力以赴地落实,才能不留遗憾。

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