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航天发射试验技术专家徐克俊:通天路上架梯人          【字体:
航天发射试验技术专家徐克俊:通天路上架梯人
作者:w    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2006-11-8    

航天发射试验技术专家徐克俊:通天路上架梯人

从第一颗国产导弹的升空,到成功实现“两弹结合”试验;从第一颗东方红卫星发射,到第一艘“神舟”飞船问鼎苍穹,四十多年来,中国航天在成长的道路上,写下了中华民族振兴史上最辉煌的篇章,奠定了共和国二十世纪举足轻重的国际地位,也使得中国在世界高科技领域占有了一席之地。在这个过程中,涌现出了一大批功勋卓著的航天产品设计专家、航天产品应用专家和航天发射试验技术专家。在神舟一号至三号飞船发射期间担任中国酒泉卫星发射中心副总工程师、中国载人航天发射场系统总设计师的徐克俊少将,就是其中的一位优秀代表。  

  他长期工作在发射场总体研究、建设、发射试验等工程技术第一线,参加和参与组织指挥了我国上百次国家级航天发射试验,主持排除故障百余次,确保了14次返回式卫星和4次飞船连续成功发射,默默地为我国航天发射保驾护航。他参与并论证了中国特色的载人航天发射场总体技术方案,主持研究和拟制了中国载人航天工程发射工艺流程,为载人航天工程发射场的规划设计、总体布局提供了核心软件,和试验依据。他和他的同事们一道,废寝忘食,刻苦攻关,使中国的载人航天发射场及测试技术一举登上了世界先进水平。

  他就是徐克俊——一位从发射场走出来的中国航天发射试验技术专家!

  

(一)


  这一问不要紧,原来是一个参数换算时弄错了,大家都没有发现……

  1967年9月,徐克俊从北京理工大学毕业,1968年来到了地处大漠深处的中国酒泉卫星发射中心。他有幸来到了这个我国组建最早、任务最重、技术最先进,承担中国航天发射史上历次重大试验首飞任务的航天基地,被分配到第一试验部,从事导弹、卫星的发射试验工作,从此便走向了轰轰烈烈的中国航天事业!

  第一次走进军营,穿上军装还带着一股子学生气,“初生牛犊不怕虎”,对什么都要较个牛劲。戈壁滩环境艰苦,信息闭塞,没有导师,也没有更多的学习资料。第一次执行发射任务,他对什么都很陌生,怎么办?他把需要的资料都找来,对导弹和卫星的原理、图纸、单机,甚至是操作规程,都认认真真抠了几遍。他生平就热爱技术,对什么都很好奇,看到了就想学,平时资料图纸不离手,用他自己的话说:“技术吃得饱了,干起活来才顺手。”凡是接触到的东西,他都想学,都要刻苦钻研,搞个三七二十一方可罢休。

  去航天产品研究院和生产工厂跟踪产品研制,产品进场发射,都成了他学习的极好机会,虚心向设计专家学习,搜集资料。他对自己要求很严,别人弄个八分懂,他却要举一反三,把设备原理“玩透”。他对待什么都很仔细,就连人家打印过的一些试验数据资料,也不放过。一次跟踪产品试验期间,他见一个桌子上成堆成摞的数据,人家告诉他那都是判读过后的数据,没用了。他像是一个饥饿的人找到了食物,饶有兴趣地坐下来细心判读。有人开玩笑道:“你看那个有什么用?看看原理就行了。”

  在别人眼里,那只是一些枯燥的数字。但在徐克俊眼里,那是理论与实践结合的结晶!他一边计算,一边对照,花了整整一天的时间。后来发现一个设计参数与计算结果不符,就找产品设计专家问个究竟。他这一问不要紧,原来是一个参数换算时弄错了,大家都没有发现那个隐藏在“数据海洋”里的设计误差!

  积土成山,滴水成渊。就这样,他抓住一切可以利用的机会,丰富自己,武装自己,身居大漠,放眼航天,始终追逐航天科技的前沿,使自己的综合知识水平有了不断的提高。

  
(二)


  发射控制室离发射工位只有二、三百米,每次发射都像敢死队一样……

  早在70年代初期,以钱学森为代表的中国老一辈航天人就曾倡导过载人航天工程,但因为当时中国经济技术条件不成熟,载人航天工程被迫停止。90年代初,中国航天事业走向何处,又面临着新的抉择。一方面,如果我国要在世界高科技领域占有一席之地,就必须继续发展。另一方面,根据我国国情和经济实力,必须选择合适的突破,而不能走美国、俄罗斯的发展道路。正在这时,中国载人航天工程被批准正式上马,发射场定在了酒泉卫星发射中心!中国将成为第三个独立实现载人航天的国家!

  到底建一个什么样的发射场,成了发射场系统论证和设计的焦点。中国航天三十多年的发射历程,我们都是在水平状态下,一截一截地装,一截一截地配,一截一截地测。技术区水平测试完了,转到发射区,还要进行垂直状态下的测试,重复工作多,速度慢,效率低,可靠性差。发射控制室就在离发射工位只有二、三百米远的地下控制室里,每次发射都像敢死队一样,生死攸关。但不管怎样,我们还是成功了:“两弹结合”成功了,“东方红”卫星成功了,给国外搭载的卫星也成功了……

  载人航天工程比起历史上任何航天试验任务都要严格得多,复杂得多。这对于承担工程七大系统之一的“发射场系统”——中国酒泉卫星发射中心,也迎来了极大的机遇和挑战。作为载人航天发射场总体技术方案论证的主要参与者,徐克俊和同事们早就开始了对中国载人航天发射场建设的研究。发射中心领导也提出来,发射场是整个载人航天工程最为重要的基础设施之一,没有先进的航天发射场,“英雄无用武之地”,必然会阻碍整个航天事业的发展。但如果盲目地搞先进,同样是纸上谈兵!中国载人航天工程的任何一个系统设计,首先必须考虑到中国的经济基础、技术水平和基础工业状况!怎么样才能达到两者统一,既符合中国国情,又不失先进?徐克俊和同事们一起,找来许多有关航天发射场的资料,结合多年来的发射经验,看资料、画图纸,一边研究,一边琢磨。他们想,如果飞船、火箭能够在技术区就进行垂直总装、垂直测试,测试完就是发射状态,再直接把飞船、火箭组合体垂直转运到发射区,进行简单的测试就可以实施发射,快速便捷!另外,发射时实行远距离控制,就可以确保技术区人员和设备安全。

  
(三)


  总体技术方案和论证报告没有通过,人们担心技术进步会耗资过大……

  “三垂一远”不是随随便便就可以实现的!要进行“垂直总装、垂直测试”,必须要有足够高的垂直总装测试厂房。要实现“垂直整体转运”,必须要有足够高的厂房大门,有足够先进的垂直转运车,这些都需要很大的投资才能实现!

  其实“三垂一远”并不是中国的发明,俄罗斯有“水平整体模式”:水平状态下整体总装、整体测试、整体起竖;美国有“固定模式”,也有垂直整体转运模式,但耗资巨大,技术复杂,仅一个垂直转运车就耗资2亿多美元,我们只能是“望洋兴叹”!

  一切都从零开始!这么大的工程,本身就存在很大的困难,要创新一个靶场技术模式就更困难。因为对于航天这种高风险的行业来说,有时候传统的模式可能更成熟、更可靠,也就更舍不得放弃。要实现“三垂一远”的构想,首先要适合中国国情,技术、经费上能够得到保证。徐克俊与论证小组的同志们,以及航天部门、原国防科工委总体研究设计所等单位的专家一起研究,围绕“三垂”模式,先从总装测试工位入手,解决垂直总装和垂直测试问题。美国阿波罗发射场有四个总装测试工位,我们有两个就够。高度也不必像他们建160多米,有90多米就够用。另外,在戈壁滩上,垂直测试厂房不用搞钢结构,钢筋水泥就可以满足设计要求,而且稳定性、密封性好。其次是垂直转运车,美国用庞大的履带车,平稳,减震好,能够携带脐带塔、前置设备和沉重的地面电源。我们可以用轻型铁轨转运车,不带前置设备,不搞悬挂,不搞减震装置,电车驱动,简单实用,同样实现“垂直转运”!但是怎么实现这些想法,大家又开始想方设法:第一,脐带塔、前置设备和地面电源在发射区另建一套,并通过安排发射区功能检查来确保地面设备的可靠性。第二,转运过程中飞船已经加注近一吨的燃料,而火箭并没有加注,转运时飞船、火箭组合体“头重脚轻”。为解决这个问题,设置火箭防风拉杆,加强火箭根部强度,避开路基、铁轨和转运车与火箭之间的振动频率,限制车速,防止风载荷过大造成的倾倒危险。

  绞尽脑汁,把技术难度、经费都降下来了,解决关键技术的路径也找到了,总体技术方案和论证报告交出来,还是没有通过。不是技术不先进,而是人们担心技术进步会耗资过大,中国穷啊!

  
(四)


  钱学森亲笔写信,“对于正在建设中的我国载人航天工程,徐克俊同志的文章就很有用……”

  发射场论证方案再一次碰到困难。在这期间,还有一位曾经主持过中国载人航天工程的老前辈——钱学森也在关注着中国载人航天发射场建设。中国载人航天工程七大系统,发射场方案没有通过,不是哪一个人说了就算。原国防科工委领导们远见卓识,曾多次去国外考察,深感“三垂一远”的好处:重复工作少,一次到位,安全性好、可靠性高。将航天产品在发射台的滞留时间由原来的10天以上缩短到三天,具有很强的待机发射灵活性和连续、应急发射的空间救援能力,技术规模不同于欧美,有着显著的技术进步,是具有中国特色和重大创新的国际先进技术方案。他们十分赞同:“好!先暂时这么定,再进一步做工作!”

  “暂定”是一个良好的开头。为计划建设一个先进的航天发射场,许多专家又出外考察。发射场论证主管部门又召开交流会,徐克俊汇报了“载人航天发射场测试发射工艺流程设计方案”的报告,飞船系统、火箭系统此时也支持发射场总体技术方案。至此,中国载人航天发射场“三垂一远”的技术方案得到了各大系统的共识。

  然而,技术专家们担心,中国是一个发展中国家,在上世纪90年代初,中国的经济实力、技术水平、基础工业都比较薄弱的时候,拿数以亿计的人民币来建设一个载人航天发射场,值不值得?

  在党中央的支持下,原国防科工委领导果断决策。徐克俊认为:中国是一个航天大国,在科学技术飞速发展的今天,我们应该具备世界一流的航天发射能力,应该具备世界一流的航天发射场!为此他专门撰写了一篇题为《中国未来航天发射场应该具有的两大技术进步特点》的论文,发表在《载人航天》杂志上。对载人航天情有独钟的钱学森老人家看后深有感触,亲笔给原国防科工委机关写了一封信说:“对于正在建设中的我国载人航天工程,徐克俊同志的文章就很有用……”

  钱学森同志充分肯定了中国载人航天发射场总体技术方案,中国新建的载人航天发射场应该具有中国特色的技术进步。

  在此之前,还有一个“远距离测试发射控制技术”同样困难重重。因为当时全国“自动化”建设刚刚兴起,电脑、光纤等设施设备十分昂贵,资金投入也会较大。搞“三垂”不搞“远距离发射控制”,这个发射场就是个残疾。当时也有人主张放弃,徐克俊等人还是坚持要搞。进退两难之际,前不久进行的某型号发射任务突然发生了点火故障,直接威胁到指挥部人员的安全。载人航天发射场的“远距离测试发射控制”方案就在这样的背景下,顺利通过了评审,不过规模要缩减:测试发射楼去掉一层。无论如何,“三垂一远”实现了,中国载人航天发射场步入了世界先进行列!

  
(五)


  马不停蹄,航天员逃逸救生系统任务接踵而来……

  “载人航天,人命关天”。载人航天工程最大的特点就是高可靠性和高安全性。航天员的安全性要求是0.997,产品可靠性要求是0.97。对于高风险的航天发射来说,怎样去保证这么高的安全系数,成了逃逸救生系统的一根硬骨头!

  载人航天发射试验分待发段、上升段、运行段和返回段四个阶段。由于点火是发射过程中最危险的环节,因此“待发段”应急救生难度高,技术复杂。1995年起,徐克俊牵头担负起发射场待发段应急救生系统的论证和研制。这个项目直接关系到航天员的生命安全。徐克俊带着一批年轻人,同有关单位联合,从论证到试验,从试验到建设,从软件到硬件,做了大量的研究工作。“待发段”应急救生最主要的就是总体技术,也就是如何识别危险、如何决策、如何进行指挥控制的依据,不同的时段需要采取不同的救生方法。因为自动测试易受干扰等缺陷,无法准确辨明故障现象,给待发段逃逸救生带来了很大的难度。徐克俊凭借自己丰富的工作经验和坚实的理论基础,从光学信息入手,寻求新的判断模式,最终探索出了“光学信息实时检测法”,可以在几十毫秒内准确、快速地检测火箭倾倒信息,及时传送到地面逃逸指挥控制台进行判断。同时,他对地面的计算机智能化决策技术也进行了大量的研究和开发,能够在2秒内实时做出推理决策,对逃逸指挥控制台进行了周密的安全性、可靠性设计,满足了总体技术要求,为航天员待发段逃逸救生提供了可靠的保证。经过神舟三号、四号飞船测试发射证明,我国自主研制开发的发射场逃逸救生系统技术先进、安全可靠性高,达到了世界先进水平。

  
(六)


  滚滚“黄烟”像一条长龙,借着风势铺天盖地而来,徐克俊横下一条心……

  “四氧化二氮”和“偏二甲肼”是毒性气体,工作人员被列入法定劳动保护。每当发射场上有废气飘出,滚滚“黄烟”像一条长龙,借着风势铺天盖地而来,看见的人大都会“望风而逃”,但工作在塔架上的人却无处躲避。多少年来,这条“黄龙”成了人人谈之色变的“生态怪物”,严重威胁着工作人员的身心健康。航天科技专家曾尝试用催化氧化法,结果失败了。国内也有用甲醇裂解的方法,但使用不便,启动一次要两个来小时,而且甲醇本身也不安全。“黄龙”成了徐克俊的一块心病。

  1998年,徐克俊同发射中心负责人张建启一起去俄罗斯参观的时候,他们留意到了人家的废气处理办法:高温裂解,既不会造成二次污染,也没有危险性。跟人家一谈:要买可以,300万美元一套设备,但技术保密!

  怎么办?买一两套设备不是问题的解决办法。没有自主创新的技术,我们永远都很被动。回国以后,在中心领导的支持下,徐克俊致力于“燃烧”处理法研究:我们一定要让发射场上的“黄龙”消失!

  经过了大量的计算和分析,徐克俊提出了一套可行的总体设计方案,与中科院等相关单位合作,历经大半年时间,成天跟毒气打交道。功夫不负有心人,经过坚持不懈的努力,他们终于找出了“煤油”这种无污染的燃烧处理方法,效果很好,没有二次污染,使用方便,一次性达到了国家标准!

  “四氧化二氮”的处理效果让他萌生了对燃烧剂“偏二甲肼”的处理办法,他又试验用煤油燃烧法处理“偏二甲肼”。“偏二甲肼”易燃易爆,最大的困惑就是燃烧室设备。为此他和中科院的同志一起,尝试设计了很多方法,加强安全措施,一举解决了氧化剂、燃烧剂废气处理,使长久困扰在发射场上的难题迎刃而解!这项成果取得了国家发明专利。

  
(七)


  发射前15分钟,发射塔架的摆杆突然提前动作,拉动了火箭……

  航天发射是高风险的事业,对产品可靠性要求非常高。产品进入发射场后,必须经过发射场测试评审,意在检测产品及发射设备在经过长途运输之后的工作状态、产品从分组到总装之后的工作性能,以及产品与发射场设施设备之间的协调性。在发射场,徐克俊查找故障是出了名的,被大家誉为产品故障的“克星”,查找故障的“探测仪”,经验多,办法多,查找起来又快又准。

  1974年,他参加一次科学试验卫星的发射。卫星竖在了发射台上,就要发射了,测试时突然发现卫星的供电电流不稳定。有人怀疑是操作上出了问题,有人认为是电磁干扰所致。为排除故障,发射推迟了三天,做了三天三夜的试验,加班加点地排查,把怀疑的误操作都模拟到了,能想到的干扰源都试过了,还是找不到故障原因。眼看发射还要推迟,组织试验的领导、产品设计师和老专家们都十分着急。故障查不出来,发射计划就无法实施。徐克俊根据自己所掌握的陀螺原理理论知识和观察到的陀螺两个框架角姿态来回跳动的现象,指出是陀螺马达被卡住了,时好时坏。陀螺马达是电流的负载,它的变化自然会引起电流的不稳定。

  许多人半信半疑。当人们按照他的分析打开卫星舱口,拆换陀螺马达时,马达轴承的滚道已经被烧得发黑了!原来是陀螺马达轴承滚珠的生产误差超过了两微米。这对普通的机械元器件可能是微不足道,但对陀螺的轴承来说可就太大了,刚开始可以工作,时间一长就不行了。卫星总设计师和许多专家惊奇地看着这位发射一线的年轻人,投来了赞许的目光。

  1987年,我国第一次提供卫星对外搭载服务。这是我国航天发射走向国际化的一个重要转折点,瞩目中国的是整个国际航天界!这一天,中外航天科学家云集发射场,等待着这一时刻的到来。发射前15分钟,发射塔架的摆杆突然提前动作,拉动了火箭!怎么了?控制室里的各位专家被突然发生的情况惊呆了。摆杆应该在发射前一分钟,脱插电缆脱落后才能摆开,提前动作,将严重威胁火箭的发射!而此时塔架工作平台已经收回,火箭处于待发状态,稍有不慎,将引发难以想象的后果,更不要说上去看摆杆!徐克俊当机立断,自己从控制室跑到场坪,爬上了离地面二、三十米高的脐带塔察看摆杆情况,迅速判明是地面控制台开关短路造成,让操作人员断开开关,保证了发射准时实施。

  神舟一号至三号飞船发射期间,他担任中国载人航天发射场系统总设计师,兼任发射场质量控制组组长。在产品质量把关上,他是出了名的“黑脸包公”,技术问题上六亲不认,只争一件事:工作正常!大到影响任务进度,小到一个螺丝钉,只要是故障就咬住不放,必须解决!神舟一号任务期间,飞船因故障需要开大底。因为故障仪器有备份,加之开飞船大底是一件非常冒险的事,风险极大,许多人都持反对意见。但他仍然坚持要开。最后飞船还是冒着极大的风险开大底解决了故障,保证了发射的成功。

  在经历的上百次航天发射中,他找出并参与排除了数十次重大故障隐患,解决了许许多多技术难题,为一次次试验的顺利发射扫清了障碍,为我国航天发射试验作出了重大贡献。作为中国载人航天工程发射场总设计师,发射场质量控制组组长,他就是设在发射场的一道“质量关卡”,什么问题都逃不过他的眼睛,真正“一夫当关,万夫莫开”,在大家眼里有口皆碑,许多研制试验的总设计师和老专家们不得不佩服。中国载人航天工程总设计师王永志院士提起徐克俊,总是竖起大拇指:查找故障,老徐行!

  
(八)


  什么情况下才可以按下“点火”按钮,本身就是一个十分复杂而艰巨的难题……

  “我曾经参加过导弹、卫星、运载火箭等各个系统的工作,后来又搞发射场建设,从小系统到大系统,从理论到实践,一直都坚持这样一个原则:我对待任何事情都非常认真。实际上这种经历、这种实践造就了我,跨越了很多系统,又是在最前沿的岗位上工作。这对我个人的综合能力有很大的帮助,也给以后的工作打下了一个坚实的基础。”

  早在参加工作之初,徐克俊就刻苦钻研科学技术,在发射测试技术理论方面多有建树。卫星、火箭、飞船等产品到了发射场,仅仅是完成了前期研制。发射是产品研制的最后一道、也是极为重要的一道关口。发射试验是否成功,是对产品最后的检验。产品怎样才能具备发射条件,什么情况下才可以按下“点火”按钮,本身就是一个十分复杂而艰巨的难题!测试程序太复杂,会耽误时间;测试程序太简单,测试就不全面。这其中包括发射试验所需要的总体技术、测试技术、发射技术、试验分析鉴定技术以及相关的理论基础等等,是一门跨学科的导弹航天测试发射的前沿综合技术科学。

  我国自1958年建起第一个导弹航天发射场,迄今已经进行了各类近程、中程、远程火箭及卫星等数百次发射试验,却没有一本正规的测试发射教材,也没有一套系统的测试发射理论体系。这对于导弹航天发射试验技术学科的发展、对于测试发射工程人才的培养,以及对我国导弹航天事业的技术进步,都是一个迫切的需要。多年来,徐克俊一直想寻求一条简便、科学而又全面的测试发射路子,使发射场能够有一套科学的发射试验体系。他凭着多年潜心钻研,对火箭、发射场积累的丰富经验,开始钻研发射场测试发射理论研究,编著了《发射工程学概论》,首次在我国构建了发射试验技术科学的理论体系,为我国航天发射场走向规范化、理论化探索出了一条切实可行的道路,也填补了我国航天发射试验技术科学理论的空白。

  由于多年的传统,我国很多航天器的鉴定定型试验都是由研制一方说了算,没有建立完善的发射场鉴定体系,也曾尝到失败的苦果。徐克俊觉得这种单方面通行的试验鉴定方式存在很多漏洞,对航天器发展缺乏监督和促进作用。于是,他在工作之余,又开始了对航天器在发射场试验定型的理论研究,编写了发射场定型试验大纲、试验定型评定办法、定型飞行试验报告、参数指标评定报告等一系列可行性试验方案,对航天器发射前后的分析结论给出了规范化要求,使航天器在发射场飞行试验与鉴定定型的方案论证和总体技术工作理论化、规范化,大大提高了我国航天器的技术指标和性能,得到了研制各方和首长们的肯定,为履行发射场职能作出了重要贡献。1996至1998年,他负责鉴定的几种航天器批抽检试验结果证明,参数指标全部合格,越打越好,成为我国目前性能最好的航天器之一。

  35年来,这位长期从事导弹航天发射试验的技术专家,一直奋斗在航天科研第一线,从事导弹、火箭、卫星、载人飞船的测试发射及发射场总体研究和设计工作,在我国发射场测试技术领域取得了骄人的成绩,在导弹航天发射试验技术学科上做出了重大创新,同时也培养了一大批年轻的科技人才,为我国航天事业作出了重大贡献。2002年,他荣获“中国人民解放军专业技术重大贡献奖”! (北方)

来源:光明日报
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