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始终保持一颗“雄心”

来源:  发布时间:2022-06-27

——记中国航天科技集团有限公司第六研究院科技委主任

航天动力专家谭永华

蔡巧玉  吴应清

 

 

千百年来,浩瀚无际的宇宙始终是华夏儿女向往的神秘所在。夸父追日、嫦娥奔月、万户飞天,无数文人墨客留下了向往太空的诗句与传说,甚至为了圆梦而献出生命。然而,要真正实现在宇宙中遨游的夙愿,实现登月梦想,进行深空探测,则必须要研制出大推力、高可靠的航天动力系统。

星辰大海,逐梦而行。在过去的几年间,“北斗”导航、“嫦娥”探月、“天问”落火、“羲和”逐日、“天和”遨游,空间站建设全面开启……中国航天事业谱写出璀璨的新篇章。“发展航天、动力先行”,火箭是目前实现宇宙飞行的主要运载工具,而液体火箭发动机是火箭、飞船和飞行器的动力之源,被视为人类抵达太空的“天梯”。

作为航天科技领域的液体动力“国家队”,中国航天科技集团有限公司第六研究院(以下简称“航天六院”)是我国唯一集运载火箭主动力系统、轨姿控动力系统及空间飞行器推进系统研究、设计、生产、试验于一体的航天液体动力研究院,先后研制了近百种液体火箭发动机,应用于火箭、卫星、飞船、探测器等各种用途的航天器,先后助力“神舟”系列载人飞船,“天宫一号”、“天宫二号”空间实验室,“嫦娥”系列月球探测器、“天问一号”火星探测器,“北斗”导航卫星等任务圆满完成。

身为航天六院科技委主任的谭永华,是我国新一代液体火箭发动机领域的主要开拓者之一。他亲历了中国液体火箭发动机工业从“望尘莫及”到与西方强国“同台竞技”,再到今日“创新发展”的全过程。在30多年艰辛的攻关路上,他从最基础的工作做起,一步一个脚印,完成了从一位普通的设计人员,到主任设计师、副总师、副总指挥、副院长、院长,最终被业界誉为“中国航天液体动力掌门人”的成长蜕变。

航天界有一句名言,也是谭永华经常挂在嘴边的话:“火箭的运载能力有多大,航天的舞台就有多大。”液体火箭发动机是航天器的心脏,是一个国家进入空间能力的基础。世界各航天大国都把提高航天液体动力性能作为优先发展的重点。谭永华强调,在航天高科技发展日新月异的时代,要使我国的航天事业始终傲立在世界航天科技高峰,就必须不断地向航天高科技的前沿阵地发起冲击,要始终保持一颗“雄心”。

 

清苦年代

 

1987年,在西北工业大学完成了7年本、硕学业的谭永华,服从组织分配,来到深藏于莽莽秦岭群山之间的067基地第11研究所(以下简称“11所”),成为基地一名液体火箭发动机设计员。

067基地始建于我国20世纪60年代三线建设时期,曾是中国最大的液体火箭发动机研制基地,也是航天六院的前身。50多年前,来自全国各地的工人、军人和知识分子,在极其艰苦的条件下白手起家,完成了基地建设并投入火箭发动机科研、生产和试验任务,为中国各型号运载火箭提供可靠的发动机,被业内称为中国航天“原动力”的起源地。

谭永华对于自己第一次去基地报到时的情景依然记忆犹新。“当时我在凤州火车站下车,那是宝成铁路线上的一个三等小站,很简陋。出站之后黑灯瞎火的,在招待所住了一夜,第二天所里派车来接我进沟。”谭永华口中的“进沟”,是指凤县大山深处的红光沟,基地的生产单位和职工都分布在这条狭长的山沟里,每天职工上、下班都要靠班车接送,一旦错过,就得步行约3个小时。“我记得刚开始还是比较平坦的水泥路,进沟之后就变成了沙石路,再往里走就只有土路了。粮食、蔬菜等所有物资都要从山外辗转运进去。”谭永华回忆道。

山沟里清苦的生活条件难以用文字尽数记叙。但与物质条件的匮乏相比,更让常人难以忍受的是深山的闭塞。老一辈的工作者曾经描述,“往往从大城市、大平原进到深山沟里的人,就如同掉进深坑里一样,心里总感到憋得慌”。然而,初来乍到的谭永华却并没有被眼前的困境吓退,这条延绵18公里的小山沟,成了他大展身手的“广阔天地”。

从懵懂的新人成为所里不可或缺的技术骨干,在山沟度过的那段时光让谭永华对于航天、对于火箭发动机有了更为直观和深刻的理解。这位年轻的液体火箭发动机专家扎根在中国航天这块土壤里迅速成长,那时经历的许多磨砺,使他受益终生。尤其是他看到老一辈的科研人员即便在条件不完善的情况下,依然坚持开展自主研发。他们加班加点,废寝忘食,遇到困难,解决困难,失败了,从头再来,有着非常执着的精神,这给年轻的谭永华留下了铭心刻骨的印象,也让他牢牢记住了身为一名中国航天动力人应该具备的素质。

航天报国的梦想让老中青几代人凝聚在了一起,用技术创新推动着我国航天事业的发展,实践着科技强国的使命。谭永华回忆,虽然工作辛苦、生活单调,但 这样的环境也造就了一种专注的科学氛围。“有时候吃完饭,出去遛遛弯,只有一条横贯山沟的大路,同事们常常在遛弯的时候碰面,聊上三两句家常,话题就又转回到技术问题上去了。”在这种环境的历练下,年轻的谭永华一步步快速成长起来,并且开始身担重任。

在谭永华加入11所的前一年,随着国家“863”委员会提出相关构想,航天动力系统的发展迎来转机。大家都清楚,中国航天未来要想傲立在世界航天科技高峰,就要尽快研制新一代火箭发动机,而且必须高起点、高标准,向国际一流水平看齐。

虽然身处山沟,但谭永华非常关注国内外航天领域的最新动向,积极探寻适合中国航天发展的切入点。参加工作没多久,一项重担就落在他的肩上——当时,中国航天刚刚走向国际市场,启动了研制发射“澳星”用的“长征二号”捆绑式运载火箭的重大项目。其中,捆绑式火箭发动机机架研制在国内尚属首次,由谭永华负责。

捆绑式机架与以往传统机架不同,其难点在于火箭所捆绑的助推发动机产生的推力,都要由发动机机架准确无误地传送到箭体。对机架的设计,所要运用的知识涉及面广,要求也非常高,既要做到高可靠性,又要做到轻量化和经济性,最重要的是,时间紧、任务重,又没有多少可以参考的设计资料,这对设计者的多学科专业知识提出了相当苛刻的要求。

初生牛犊不怕虎的谭永华满怀壮志地投入这场技术攻坚战中。白天不厌其烦地与总体单位协商沟通,把总体单位的需求完全吃透;晚上挑灯夜战,编写出一个又一个方案,绘制出一套又一套图纸。比较、鉴别、取舍、修订……没有休息日,没有节假日,他全身心地融入由数字、公式和图纸构筑的世界里。在一年多的时间里,他运用结构力学中的超静定原理圆满地完成了这项设计任务,最终拿出了合格的机架设计方案,并且“一次设计一次成功”,通过了“长征二号”捆绑式火箭发射的考验,在全世界面前展现出中国航天科技的力量。这种机架后来被推广到了我国多型捆绑式火箭,其中就包括将杨利伟送入太空的“长征2F火箭” 。

 

技术突围

 

谭永华一战成名。1993年,他成为航天六院历史上最年轻的型号主任设计师之一。那一时期,中国的载人航天工程全面启动,火箭发动机研制工作也随之展开。当时的服役火箭,无论是从总推力还是有效载荷来看,都远不能满足未来我国载人登月、深空探测的需求。航天六院审时度势,果断决定开始研制无毒、无污染、大推力、高性能的高压补燃循环液氧煤油发动机。谭永华一头扎入这项宏大事业之中。

运载火箭是个巨大的系统工程,作为火箭的“心脏”,放眼国际,液体火箭发动机的研制也是世界级的技术难题。“燃烧不稳定性”是液体火箭发动机研制中的最大难关。因为它涉及燃烧、传热、流动相关的所有问题,极其复杂又极其危险。因此,火箭发动机研制甚至被誉为是在刀尖上跳舞。

谭永华介绍,液体火箭发动机难就难在它是一个高温、高压、高热流密度的复杂系统,融合了热力、气动、燃烧、流体等多个学科,涉及机械、材料、化工等多种行业,很多知识是书本上找不到的,需要不断地在实践中去探索。

高压补燃循环液氧煤油发动机性能高、无毒无污染,是世界航天主动力发展的主要方向,如果不攻克高压补燃循环动力技术,将造成我国后续火箭性能、运载能力无法满足载人登月、火星探测等需求,严重制约我国航天重大任务实施和航天强国建设。然而液氧煤油发动机与以往研制的常规液体火箭发动机又完全不同,采用的是全新的技术、全新的材料和全新的工艺。当时,世界上只有俄罗斯掌握着这一高新技术。没有现成的技术和经验可以借鉴,一切都要从头开始。

在此种严峻的形势下,谭永华勇挑重担——担任新型发动机研制总指挥。为了能有一番作为,在张贵田院士等前辈的帮助下,谭永华经过了数不清的不眠之夜,在一个国内鲜有人涉足的领域苦苦摸索,提出了120吨液氧煤油发动机技术路线和总体方案。

然而,成为总指挥后的第一年,谭永华实际上是被一种挫败感包围着的。此前研制工作一直比较顺利的新型发动机在整机试车中屡遭失利,特别是从2001年以后,连续出现了4次失败,给整个研制工作造成了极大的压力。甚至当时有人公开质疑,中国人能研制出这么先进的发动机吗?

谭永华回忆道:“以当时的生产条件和能力,生产出一台发动机很不容易,说实话真是费了九牛二虎之力,结果装在试车台上,咣一下两秒不到,没了!这种压力真的是很大。不光是对产品的损失,也在折磨着团队的信心。”

这也是谭永华迄今为止压力最大的一段日子,甚至会整夜睡不着觉,一闭上眼,就像走进了雾霭重重的黑夜里,想尽办法去寻找一条能看到天光的路径。但是他明白,身为团队的带头人,在项目遇到问题的时候,必须能顶住压力,知道带领团队往哪个方向走,这是一个领导者的基本素质。谭永华迅速平复自己的沮丧,宽慰大家:“失败并不可怕,我们如果能从失败的教训里总结出通向成功的一些法宝,也是一种收获嘛!” 

谭永华将所有的压力一肩扛下。在航天动力界摸爬滚打了30多年,经历过许多酸甜苦辣之后的他有自己的感慨:航天液体动力的典型特点是燃烧压力高、流量大、过程复杂,工况恶劣,故障发展迅速,难以进行容错性设计和实时维护。每台发动机有几百根导管、上万道焊缝、3000多个零件,将近10万个工序。从原材料入场到产品出厂,任何一个环节出问题都会影响发动机最终的表现。可以毫不夸张地说,火箭发动机的研制,一直是在挑战工程科学技术的极限。

技术问题还得要从技术上下苦功夫。认准了这一点,在此后整整半年多时间里,谭永华和研制人员一道,潜心梳理研制过程,全力吃透关键技术,连续加班加点,在查找有关资料的基础上,进行了大量的数据分析和发动机工作过程模拟计算,提出改进方案,终于破解了近80项高压补燃循环液氧煤油发动机设计、制造、试验的瓶颈难题,啃下了这一块硬骨头。

120吨液氧煤油发动机最终在2012年通过了国防科工局的正式验收,2015年首飞成功,使我国成为继俄罗斯之后第二个掌握这种尖端火箭发动机核心技术的国家。液氧煤油发动机用作新一代运载火箭“长征五号、六号、七号、八号”主动力,破解了我国火箭运载能力受限瓶颈,支撑了我国运载火箭的升级换代,将近地轨道运载能力提高到2倍以上,推举我国进入了绿色航天和大运载时代。

在带领团队成功研制120吨液氧煤油发动机的同时,谭永华主持构建了液体火箭发动机技术新体系和研制新模式,极大缩短了发动机研制周期。以此为基础策划并组建了液体火箭发动机技术国防科技重点实验室,形成了喷雾和燃烧、传热与冷却、热过程及热力耦合仿真等发动机基础研究方向,成为液体动力核心基础技术创新研究、技术转化、项目孵化的重要创新平台,为后续液体火箭发动机技术持续创新发展提供坚实支撑。

人生没有白走的路,每一步都算数。谭永华和团队同事的辛苦也没有白费,这一新型液体火箭发动机的研制成功受到党和国家领导人的高度肯定。“120吨液氧煤油发动机”项目在国家科学技术奖励大会上荣获了2017年度国家科技进步奖一等奖,这是航天液体火箭发动机独立申报问鼎的国家级最高荣誉,标志着我国由“航天大国”向“航天强国”迈出了扎实一步。

 

众志逐梦

 

几十年间,我国运载火箭已实现从无到有、从串联到捆绑、从常规推进到低温推进、从一箭单星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船和月球探测器的重要跨越,形成了比较完备的运载火箭型谱,具备了发射低、中、高不同轨道,不同类型和不同质量航天器的能力。在这条艰苦卓绝的道路上,谭永华伴随着我国航天重大工程发动机研制任务也在不断进步和成长。

谭永华深知,航天人面前永远没有终点,只有下一次的起点。航天与其他科研领域不同之处在于,它不是孤军奋战,它构建的是一个个大系统、一条条产业链,有无数合作伙伴。大家声气相求,一起完成这一项光荣的事业。

“有些项目少则几十人,多则几百人、几千人参加研制,和集体的力量相比,我个人的工作是微不足道的。大家集智才能够真正创新。”谭永华不止一次地强调,重大国防科技项目需要团结协作,集智攻关。

“航天六院之所以能成为液体动力‘国家队’,是几代航天动力人接续奋斗的结果,在这个平台上,成长起来不少闻名全国和业界的大家。”谭永华心里清楚,要想让航天六院的科研水平长期傲立于世界前沿,人才是第一资源。在他担任院领导的多年里,始终把人才队伍建设放在发展的重要位置,不断创新人才培养模式,逐步建成了一支由优秀管理人才、科技精英和能工巧匠组成的综合素质好、专业技术水平高、科研经验丰富的人才队伍,一大批70后、80后甚至90后已经接过了“举航天梦、圆中国梦”的接力棒。

设计的质量决定着产品的质量,也决定着发动机的成败。谭永华严把方案论证和图纸、技术文件签署关;强调吃透技术,深入生产、试验现场,及时处理各种技术问题,确保产品实物质量;坚持在大型热试车前组织质量复查和事故预想,对试车中出现的问题和隐患,进行专题分析、验证。

“科研工作必须深入一线眼见为实,待在办公室里是把不准脉、号不出病的。”谭永华说到做到,一有时间就来到技术人员中间、科研工作现场,和大家一起研究问题、解决问题,沉浸其中,自得其乐。

谭永华经常告诫团队成员,既要仰望星空,还需要脚踏实地。要着眼当下每一个技术细节,精益求精。问题不论大小,往往很小的一个细节,哪怕是一毫米的误差,都会影响航天器的使用和安全。火箭发动机,一手托着国家财产,一手托着战友生命。谭永华清楚,即便是有0.1%的隐患,所造成的严重后果也让人难以想象。他常和年轻人强调:“搞航天科研的人,一定要做到严、慎、细、实。否则,差之毫厘,谬以千里!”

在飞向太空的征程中,航天员的生命安全无疑永远是第一位的。谭永华将人命关天、万无一失放在头等位置,潜心研究发动机可靠性技术。为了降低风险,他带领团队不辞劳苦地开展各项工作。这个过程,对于发动机的性能是一种考验,对于发动机设计者的心理和生理更是一种考验。只要有发动机出现的地方,就会见到谭永华和团队成员忙碌的身影,他们常常是披星戴月,连续奋战,甚至几个月都不能回一趟家。发动机测试,无论是三九严寒,还是三伏燥热,团队人员都要用心地伴随发动机度过每分每秒,加班加点连轴转地处理数据,确保试验顺利。巨大的压力和高强度的工作,以及高噪声的工作环境,使很多人的身体都有些吃不消,但没有一个人因为个人原因而影响工作,他们用高度的责任心诠释了新一代航天人敬业奉献的含义。

正是由于有了这成百上千次的设计分析与测试验证、数以万计的技术数据、千百个在试车现场日夜鏖战的日子,才会有谭永华主持研制将载人航天工程火箭发动机单机可靠性评估值提高了近1%,达到国际先进水平,支撑载人火箭成为中国最可靠和安全的火箭。

在成绩面前,谭永华从没有停止脚步,他总说:“航天工作最需要的不是庆祝,而是反思和总结,去发现问题、分析问题、解决问题,要清醒认识到差距,认识到不足,才能持续进步。”

平时被大家用“温和”“文雅”“脾气好”等字眼来形容的谭永华,在儒雅睿智的风度背后,也有着雷厉风行的魄力。面对发动系统技术跨度大、难度高的现状,他总是提前运筹帷幄,带领团队注重先期开展大量的探索性、前沿性研究工作。

谭永华始终认为,创新是航天工业发展永恒的主题,是火箭发动机设计的生命线,没有创新,航天事业就不会有大的发展。所以,除了苦干实干之外,更要持之以恒地坚持走创新发展的道路。在他过去30多年的火箭发动机设计师生涯中,这一理念贯穿始终,他对此进行了大胆的探索与实践。

科技随着时代快速向前发展,今日中国及中国航天,正处在“由大向强”的“关键一跃”。这是一条布满荆棘的奋斗之路,也是一条充满博弈的竞进之路。在2021年年底,航天六院召开了数字六院路线图发布会,宣布将新一代数字技术与发动机研制及管理业务深度融合,着力打造“1+5+12”的数字化能力体系,致力于构建一个全数据、全模型、全互联、全感知、全流程的数字化企业。作为科技委主任的谭永华也出席了会议,面对未来,他表示:“要转型,就一定要打破传统的围墙模式,用数字化的手段、数字化的思维模式来解决问题。过去发动机领域属于传统的机械行业,而现在要适应智能时代发展的要求,传统机械产品要向机电产品转变,目标就是要研制智能发动机。研制空天动力与能源一体化的下一代智能液体火箭发动机技术,成为我国航天强国建设的重要支撑。”

作为航天科技工作者,最摄人心魄、荡气回肠的时刻莫过于运载火箭成功点火腾空的那一刻。因为它凝聚了太多的心血和汗水,承载着太多的期待与梦想。和众多出生于20世纪60年代的人一样,《钢铁是怎样炼成的》一书曾深深影响过谭永华的青春岁月:“当一个人回首往事时,不因虚度年华而悔恨,也不因碌碌无为而羞愧。这样,在他临终的时候,能够说,我把整个生命和全部精力都献给了人生最宝贵的事业!”书中主人公保尔·柯察金的这段箴言,用在谭永华为祖国的航天液体动力事业顽强奋斗的一生中,也极为恰当不过。

在航天科研领域,总有那么一些人,像谭永华一样,在为“一丁点儿”的改善和技术进步奔波拼搏,付出百分之二百的努力。这在他看来充满了价值,就好像是大海里面的一滴水,虽然只是一滴,但卷在时代的浪潮里也能涌起洪波,他的时光就没有虚度,他的雄心就没有错付。

和其他在航天领域奋斗了一辈子的专家学者一样,谭永华对于中国航天的未来充满了信心。他们是这个领域里站在山巅的一群人,看得到更远的地方。一如他们当年在闭塞的秦岭山沟里时那样,即便脚下踩的是坑洼不平的土坑,抑或是被雨水冲刷之后的烂泥,内心深处装着的,依然是最前沿的技术和遥远的星空。

(责编:杨思玄)

 

专家简介

 

谭永华,研究员,现任中国航天科技集团公司科技委副主任兼航天六院科技委主任,航天动力技术专家,我国新一代液体火箭发动机领域的主要开拓者之一。30多年来,主持参与多个国家重点型号液体火箭发动机研制,有力支撑了运载火箭升级换代,保障了载人航天、“北斗”导航和“嫦娥三、四、五号”月面软着陆成功实施,为我国航天事业发展作出了重要贡献。曾担任“长征二号E”火箭副总设计师、“长征二号丁”运载火箭副总指挥、新一代运载火箭副总指挥等。1997年入选国家百千万人才工程第一、二层次,享受国务院政府津贴。获国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项、二等奖1项,国防科技进步奖一等奖4项、二等奖7项等。先后获得全国新长征突击手、中国青年科技创新杰出奖、全国五一劳动奖章、全国先进工作者、全国优秀科技工作者等多项荣誉称号。


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2022年7月

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