详解神九火箭逃逸系统：两套模式实现双保险

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<article><section data-type="rtext"><img src="//himg2.huanqiucdn.cn/attachment2010/2012/0616/20120616083528118.jpg?imageView2/2/w/1260"/>6月16日18时37分，神舟九号发射升空，中国航天员飞往“天宫” 。中新社发 孙自法 摄中新网6月16日电 今日傍晚，长二F火箭成功运送神舟九号飞船至太空，执行中国首次载人交会对接任务。对比去年的“神舟八号”与“天宫一号”交会对接任务，此次任务最大的特点就是“有人”。因为涉及航天员的生命安全，发射“神九”的改进型长二F运载火箭上的逃逸系统显得尤为重要。
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 运载火箭发射是航天员进入太空的重要一步，也是危险性较大的一个环节。作为救生装置，位于火箭顶部的逃逸系统将完成飞船发射阶段的护航使命，确保航天员生命安全。一旦火箭发射出现意外情况，它可以带走飞船，帮助航天员逃离危险区。而在这个过程中，逃逸系统要力挽狂澜，就得仰仗拥有极高安全可靠性的逃逸系统动力装置——逃逸固体发动机。自1992年中国载人航天工程正式开展起来，中国航天科技集团公司四院就一直承担着逃逸固体发动机的研制重任。从“神一”到“神八”，该院研制的发动机均凭借极高的安全可靠性，圆满完成了所有任务。给航天员上“双保险”位于飞船顶部的逃逸塔，塔高8米，从远处看好似火箭上的避雷针，被誉为是保障航天员安全的“生命之塔”。当前，逃逸塔的最核心部分——动力装置由四院研制，动力装置由1台逃逸主发动机、1台分离发动机、4台偏航俯仰发动机、4台高空逃逸发动机组成。据四院41所逃逸固体发动机主任设计师陈红斌介绍，火箭发射后120秒内(即高度在0～39km范围内)，一旦发生意外情况，逃逸系统的主发动机将点火工作，其高达70余吨的推力，能在3秒钟内把飞船“拽”到1500米开外，帮助航天员瞬间逃生。“如果火箭飞行顺利，那么逃逸塔将与火箭分离，这个时候分离发动机和两台偏航俯仰发动机开始工作，执行抛塔任务。”陈红斌解释。那如果在抛塔后、星箭分离前再有危险怎么办？“那就得高空逃逸发动机‘挺身而出’了。”陈红斌指出，火箭在发射后120秒～200秒(即高度在39～110km范围内)，倘若再遇不测，4台高空逃逸发动机将同时点火工作，带航天员脱离险境。由此可见，10台发动机可谓在火箭发射飞行阶段为航天员上了“双保险”。同样，在执行逃逸任务时，航天人同样是上了“双保险”。在此次任务中，除了地面自动启动逃逸模式，航天员也可以手动启动逃逸模式。分离发动机可靠性最高可达99.99%“人命关天，所以在宇航发射任务中，逃逸系统是可靠性要求最高的分系统，而且技术状态相对固定。”四院逃逸固体发动机总设计师史宏斌介绍。四院逃逸固体发动机总指挥余海林透露，为圆满完成神八、神九、神十与天宫一号的三次交会对接任务，该院一共批量生产了6套发动机，“这样既有利于我们选择产品，也能更好地保证质量。而且，6套产品都是按‘载人的标准’去研制的。”作为逃逸系统中最主要、也是最重要的一部分，逃逸发动机的安全可靠性极高。一般来说，常规的固体发动机的安全可靠性指标是99%，但陈红斌告诉记者，逃逸固体发动机对可靠性有着更高的要求，指标经过分解后，包括分离发动机在内的某些发动机的安全可靠性指标甚至要达到99.99%。一直以来，四院的研制团队都在“抠”一个个技术细节，历经无数次试验和改进。“99.99%意味着一万次只能有一次失误，但即使是这样，我们还要不断改进，确保交付出去的产品不带任何隐患，让研制队伍和航天员放心。”陈红斌说。值得一提的是，陈红斌的父亲正是我国第一代逃逸发动机的设计师。陈红斌女承父业，两代航天人呕心沥血，见证了我国载人航天工程的跨越式发展。“牛刀杀鸡”，逃逸系统全部国产化从“神一”到“神八”，四院的逃逸系统动力装置从未发挥过逃逸功能，装置在研制之初曾有人笑称，这是“杀鸡用牛刀”。对此，史宏斌不以为然，“曾有人认为，制造逃逸发动机没必要选用太好的材料。但我们说，就是要用牛刀杀鸡的态度来对待这份工作。”史宏斌口中的“好材料”，也是发动机上“值得一书”的亮点。在对前期研制中存在的问题进行分析后，四院对执行三次交会对接任务的逃逸固体发动机相应地进行了一系列技术改进、技术攻关和试验验证工作，对发动机关键部件材料进行了改进，特别是某部件绝热材料使用了国产新型高性能材料，从而让整个逃逸系统实现了百分之百的国产化。在生产执行交会对接任务的6套发动机产品之前，这款绝热材料一直都依赖进口。据余海林介绍，该材料必须具有抗冲刷、耐烧蚀等功能，对功能属性要求非常高，直接影响发动机研制成败。早在神六任务时，这款材料就很吃紧，但四院把宝贵的库存资源留给了我们，“我们是‘站在巨人的肩膀上’干载人航天工程。”起先，该院研制人员在使用这款国产材料时还颇为谨慎，但经过反复试验验证后，终于得出结论：材料性能完全满足要求。除此之外，四院研制团队还在诸多方面进行创新，不断提高产品的安全可靠性——将远距离发火装置中的电爆管中的电连接插头由两针改为四针结构；将生产逃逸主发动机金属壳体圆筒的板材卷焊成形工艺变为锻件旋压成形工艺；成功完成了推进剂药浆混合工艺由卧式向立式混合机的转变；引进一批高精尖新型数字化设备……对于四院的逃逸固体发动机研制团队来说，他们在交会对接任务中的使命已经完成了一大半，此刻，他们的目光正瞄向“发动机推力可调、确保‘自然柔和’落地”等前沿研究方向。“未来，我们也要比肩美、俄等航天强国。”史宏斌说。 (陈立)</section></article>

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