張貴田：為火箭插上翅膀的人

文/朝陽

張貴田：為火箭插上翅膀的人

文/朝陽

2 0 0 4年在加拿大參加國際宇航聯(lián)大會

攻書不畏難

張貴田，1931年12月20日出生于河北省藁城縣(今藁城市)一個寒微農家。由于戰(zhàn)爭與家貧，張貴田童年沒受過正規(guī)教育。在參加共產黨地下組織的二哥引導下，1947年3月，他在河北深澤縣郵政局參加革命，任交通員、交通班長，并加入中國共產黨。1949年元月，他隨中國人民解放軍進入天津，在市郵政局軍郵臺任收發(fā)員。他積極參加夜校學習，1950年9月，被選派到天津市工農速成中學，1953年9月，考入北京外國語學院留蘇預備部。

1955年9月，張貴田等一批莘莘學子被送到蘇聯(lián)莫斯科航空學院液體火箭發(fā)動機專業(yè)學習。留蘇期間，他苦心鉆研，孜孜以求。1960年臨近畢業(yè)，他和同學回北京實習。當時中蘇關系漸露裂痕，多數同學實習完不再返回蘇聯(lián)。為了盡快、盡可能多地掌握航天技術，黨組織從回國留學生中遴選出五人繼續(xù)返蘇學習。他重返莫斯科，學習更加刻苦，天天看資料、學理論，不分白天黑夜，常常廢寢忘食，甚至經常失眠。他師從蘇聯(lián)著名液體火箭發(fā)動機專家，不僅學到系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且掌握了科學研究方法，為科研奠定了堅實基礎。

攻關不怕堅

1961年3月，他學成歸國，分配到國防部五院火箭發(fā)動機設計部，先后擔任設計員、工程組副組長、工程組組長、設計室主任、主任設計師等。

1961年，歸國的張貴田參加我國第一臺自行設計可貯存液體火箭發(fā)動機研制?；鸺l(fā)動機被稱為運載火箭“心臟”，是火箭研制最關鍵、最困難部件之一。上世紀60年代初，我國液體火箭發(fā)動機研究尚處初創(chuàng)階段，物質條件簡陋，技術基礎匱乏，國際上掌握相關技術國家嚴守機密，密不透風。這種條件下，要突破作為航天尖端技術的技術關鍵，張貴田和同事面臨一系列嚴峻技術考驗，其中包括重大難題——火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定問題。

1981年8月21日，067基地遭遇一場百年不遇洪水泥石流，水電全無，交通中斷。為保證食品供應，0 6 7基地發(fā)動職工背糧。時任1 1所所長張貴田(中)也是“背糧隊”一員。

發(fā)動機工作過程是箭體內兩種推進劑由渦輪泵提壓噴入燃燒室燃燒，產生高速燃氣流，使火箭脫離地球引力飛向太空。如果燃燒室噴注器設計不合理、參數選擇不當，進入燃燒室兩種推進劑霧化、混合狀況不好，飛行中燃燒室會產生不穩(wěn)定燃燒，燃燒室會嚴重燒蝕和產生劇烈振動，使整個發(fā)動機系統(tǒng)遭到破壞。

近兩年時間，問題始終困擾張貴田和同事，食不甘味，寢不安席。

“一定要把‘鬼’捉住!”他暗下決心。先后實驗上百次，判讀成千上萬試驗數據，查找國內外大量資料，任何疑點不放過。經過反復計算分析，對試驗程序多次改動，對產品結構一再改進，潛心推演，終于抓住不穩(wěn)定燃燒活動規(guī)律，進而發(fā)現燃燒室固有頻率正好與燃氣壓力振蕩偶合導致不穩(wěn)定燃燒，這正是困擾當時世界許多國家航天專家的高頻不穩(wěn)定燃燒問題。

找到問題癥結，經過縝密研究，張貴田提出設計主導思想：對燃燒室分區(qū)，改變聲頻振蕩固有頻率；改變推進劑流量及混合比，合理分布燃燒釋放能量。采用“液相分區(qū)法”措施抑制不穩(wěn)定燃燒，獲得成功。“液相分區(qū)法”和固體隔板相結合方案被用于多種發(fā)動機設計。經上百臺發(fā)動機地面和飛行試驗，不穩(wěn)定燃燒的“鬼”再沒露面。他進而提出“液相分區(qū)機理對任何液體火箭發(fā)動機有效，僅由于推進劑及具體結構不同、具體措施不同”觀點，得到國內廣泛認同并獲應用。

體火箭發(fā)機專家、中國工程院院士張貴田

張貴田攻克不穩(wěn)定燃燒技術難題，為我國火箭發(fā)動機研制開辟道路。這一研究成果獲得1978年全國科學大會獎。

1965年，國家下達發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星任務。需要研制運載火箭第二級液體發(fā)動機，張貴田擔任運載火箭發(fā)動機主任設計師，這是我國研制的第一臺高空發(fā)動機。

研制中，他首次在國內采用膨脹比為50∶1高空大噴管，將渦輪廢氣引入燃燒室，碟形啟動活門等先進技術，使發(fā)動機布局緊湊、結構合理、重量輕、高性能、高可靠。發(fā)動機高空點火、提高比沖、試車及參數測量等難關突破，1970年1月，新研制的運載火箭用發(fā)動機飛行試驗，從外測、遙測數據分析二級發(fā)動機高空點火、啟動、關機等都正常。他仍不放心：實際飛行中，發(fā)動機高空工作到底怎樣？

解答該問題，必須到火箭殘骸落區(qū)尋找試驗發(fā)動機殘骸，以便更準確驗證分析發(fā)動機工作情況。當時臨近春節(jié)，他不顧家人對春節(jié)團聚期盼，主動要求到遠在新疆塔克拉瑪干大沙漠落區(qū)尋找發(fā)動機殘骸。他和三名設計人員在茫茫大漠餐風露宿，最終找到發(fā)動機殘骸。經過分析，證明飛行試驗中二級發(fā)動機工作狀況良好，設計合理，為發(fā)射衛(wèi)星用發(fā)動機可靠性評估找到依據，他心里一塊石頭落地。

1970年4月24日，長征一號火箭成功地將我國第一顆人造地球衛(wèi)星送上太空，開始我國航天事業(yè)新紀元。長征一號火箭二級高空發(fā)動機研制一次成功，獲1978年全國科學大會獎。

1973年七機部唐山會議根據我國航天事業(yè)發(fā)展需要，決定發(fā)射地球同步軌道通信衛(wèi)星。其技術重點，除衛(wèi)星外，采用常規(guī)發(fā)動機運載火箭還需研制出高性能、能二次啟動三級火箭發(fā)動機。張貴田作為發(fā)動機主任設計師，開始新一輪攻關。

多次啟動三級高空發(fā)動機研制面臨一系列新問題。發(fā)動機比推力、結構重量等性能參數，對火箭有效載荷影響極大。發(fā)動機采用新程序，極大增加研制難度。為提高性能，增加可靠性，減輕重量，特別是解決高空多次啟動等技術難題，他和同事付出異乎尋常的努力，設計人員為了在1500公里外生產廠家解決生產出現問題，克服重重困難，這些難題全部得以解決，三級高空二次啟動(雙向搖擺)發(fā)動機達到當時國際同類發(fā)動機先進水平。并作為長征四號甲運載火箭發(fā)動機，成功發(fā)射太陽同步軌道氣象衛(wèi)星，并為風云一號氣象衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射成功作出重要貢獻。

三級火箭發(fā)動機1978年獲全國科學大會獎。長征四號甲運載火箭1991年榮獲當年全國惟一國家科技進步特等獎。

作為型號副總設計師和發(fā)動機主任設計師，張貴田組織和主持我國第二代液體洲際導彈發(fā)動機研制。親自參與并制定一、二級發(fā)動機燃燒室方案時，大膽決策并首次采用先進聲腔技術，有效抑制發(fā)動機不穩(wěn)定燃燒，提高發(fā)動機性能和可靠性。三級末修姿控發(fā)動機首次采用雙組元推進劑，研制過程中，他攻克噴注器、燃燒室抗氧化高溫涂層等系列技術關鍵，大幅度提高發(fā)動機性能，開創(chuàng)我國雙組元末修姿控發(fā)動機新領域。雙組元末修姿控發(fā)動機首次創(chuàng)造性應用于洲際導彈減少非制導誤差，顯著提高命中精度，鞏固并提高國防實力，填補我國該領域空白，為我國航天多次啟動軌道級和姿控發(fā)動機研制打下堅實基礎。并將此技術儲備成功用于我國第二代固體戰(zhàn)略導彈末修動力系統(tǒng)，使我國末修姿控發(fā)動機技術邁上新臺階。

科學有險阻

科學研究的歷程，就是人類從“必然王國”走向“自由王國”歷程。其間成功和挫敗必然如影隨形。與成功相比，危難之處、挫敗之時更能顯示精神境界和人格力量。張貴田科研生涯就是鮮活例證。

1992年3月22日，中國發(fā)射“澳星”長征二號捆綁火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心騰起一團團橘黃色濃煙，沒有升空。此時火箭成為一枚令人望而生畏、避之惟恐不及的定時炸彈，世界在一剎那呆住了。

作為發(fā)射副總指揮的張貴田和其他領導很快出現在毒氣彌漫的發(fā)射現場，查看故障。攜帶幾百噸推進劑的發(fā)動機噴管不斷冒著燃氣，隨時有爆炸危險。事后有人問，想過有多危險嗎?他風趣地說：“想過，在離開發(fā)射現場后。”

把生命攸關的危險置之度外，異乎尋常的艱難自不待言。“澳星”首次發(fā)射失利，一副異常沉重的擔子落在張貴田和067基地肩頭——國家要他們兩月時間拿出8臺大型火箭發(fā)動機。按平常進度，研制8臺發(fā)動機至少半年，兩月無異天方夜譚!“燕趙自古多慷慨悲歌之士”，張貴田向航天部領導立下軍令狀：“完不成任務，我當楊繼業(yè)!”

兩月后，8臺優(yōu)質火箭發(fā)動機按時交付。幾月后，我國“長二捆”火箭在西昌呼嘯而起，準確將“澳星”送達預定軌道。

預研能過關

張貴田作為我國大型運載火箭發(fā)動機技術主要負責人之一，不僅立足現實，重視精益求精吃透我國現有火箭發(fā)動機技術關鍵，而且放眼長遠，非常重視我國未來運載火箭特別是發(fā)動機預先研究。

早在1982年，他擔任我國液體火箭發(fā)動機研究所所長時，做出戰(zhàn)略性安排，提高現有火箭發(fā)動機性能，進一步挖掘其技術潛力。1984年擔任067基地主任，在基地科研經費十分困難情況下，重視預研工作，組織對發(fā)動機大噴管技術、推進劑利用系統(tǒng)等課題預先研究，取得多項研究成果。

1989年，根據對外發(fā)射需要18個月研制出新型大推力火箭，即長征二號捆綁式運載火箭。而留給液體火箭發(fā)動機研制周期僅15個月。發(fā)動機設計任務書下達067基地，張貴田充分組織論證，利用預研成果，很快拿出可行技術方案。在他精心組織下，研制工作進展順利，僅用14個月，研制生產出可供飛行用大小發(fā)動機25臺。

長征二號捆綁式運載火箭發(fā)動機研制成功，使我國長征火箭近地軌道運載能力從不足2.4噸提高到9.2噸，為我國火箭躋身國際商業(yè)衛(wèi)星發(fā)射市場作出重要貢獻。該發(fā)動機適應性改進型用于長征2F火箭，為我國首次成功發(fā)射神舟號試驗飛船作出重大貢獻。

進入20世紀90年代，世界各國在航天領域競爭日趨激烈，有著多年科研、生產、試驗統(tǒng)一管理經驗的他，根據親身體會及對國際航天技術發(fā)展趨勢深刻把握，積極跟蹤世界領域液體火箭推進技術先進水平，組織開展對具有世界先進水平液氧/煤油發(fā)動機研制工作。早在1985年，他就積極向有關領導提出我國應盡早開展液氧/煤油發(fā)動機研制建議。

1992年3月張貴田（中）在澳星發(fā)射時與劉紀原（左）總經理在二十七基地察看箭上發(fā)動機，排除故障。

這種新型發(fā)動機與我國現有常規(guī)火箭發(fā)動機相比，有許多突出優(yōu)點：一是使用我國資源極為豐富的煤油作燃燒劑，經濟適用，成本低；二是推進劑無毒、無污染，有助于保護環(huán)境；三是使用一系列新材料、新工藝、新設備、新技術，能帶動我國相關領域科技發(fā)展；四是性能高，可大大提高火箭運載能力，使我國液體火箭發(fā)動機技術上新臺階，為研制新型運載火箭所需要動力技術打下堅實基礎。但是，該發(fā)動機技術要求高、研制難度大，采用推進劑、循環(huán)方式、研制途徑與過去發(fā)動機研制大不相同，我國缺乏現成技術資料，研制難度不言而喻。

火箭發(fā)動機專家任新民和張貴田(右)

1987年，根據國家“863”高技術航天領域專家委員會研究計劃，張貴田組織對液氧/煤油發(fā)動機可行性論證和預先研究，完成對液氧甲烷、液氧丙烷、液氧煤油傳熱試驗和點火試驗。

研制中，他除要解決設計方案選擇等關鍵技術，還要解決研制中試驗設施、加工設備、材料、工藝、試驗方面技術關鍵。他始終注意發(fā)揚技術民主、集思廣益、充分重視和尊重同行專家、設計人員意見，對重大設計方案、重大試驗方案選擇確定，都親自參加。既主動聽取各方意見，又敢于堅持自己觀點，敢于負責、敢于決策。

在張貴田和同事共同努力下，液氧/煤油發(fā)動機研制工作進展順利。完成渦輪泵關鍵技術、燃氣發(fā)生器關鍵技術、閥門關鍵技術等課題研究。攻克該發(fā)動機關鍵技術，用國產煤油成功進行熱試車。成功進行我國首臺液氧/煤油發(fā)動機發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗，試驗結果與設計調整值一致，試驗系統(tǒng)工作協(xié)調，表明我國已成為繼前蘇聯(lián)第二個初步掌握液氧/煤油發(fā)動機上采取補燃技術的國家。并于同年進行兩次液氧/煤油發(fā)動機發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗，提前兩年完成國家“863”計劃下達研究課題，液氧/煤油發(fā)動機發(fā)生器—渦輪泵聯(lián)動試驗技術研究被評為國防科工委科技進步一等獎。

新一代液氧/煤油發(fā)動機研制成功，可形成運載能力大、發(fā)射費用低和高可靠、無毒無污染我國新一代運載火箭系列，可使我國運載火箭技術和國際商業(yè)發(fā)射服務競爭力提高到新水平。

1970年4月24日，張貴田參加完我國第一顆衛(wèi)星發(fā)射任務，根據中央“三線”建設戰(zhàn)略部署，他和同事積極響應黨和國家號召，離開北京，到數千里外的秦嶺腹地，繼續(xù)投身航天科研工作。他在山溝一待就是20多年，歷任七機部11所主任設計師、副所長、所長、戰(zhàn)略導彈副總設計師。1984年5月，任航天部067基地主任兼總工程師、1988年任長征二號捆綁式運載火箭發(fā)動機總指揮。1993年后，先后任航天部067基地科技委主任、中國航天工業(yè)總公司科技委常委、副主任、中國航天科技集團公司科技委副主任等職務。

張貴田先后擔任多種戰(zhàn)略導彈和“長征”系列運載火箭發(fā)動機技術負責人或行政總指揮。主持067基地工作期間，負責研制交付發(fā)動機參加26顆國內外衛(wèi)星發(fā)射，發(fā)動機保持100%成功率，創(chuàng)造中外航天史上奇跡，多次獲航天部通令嘉獎。

由于張貴田對我國液體火箭發(fā)動機技術作出系統(tǒng)性、創(chuàng)造性重大貢獻，多次受到國家獎勵和表彰。獲部級以上科技成果獎11項，其中獲國家科技進步特等獎1項；全國科學大會獎3項。1988年被國家人事部評為“有突出貢獻中青年專家”，1991年享受政府特殊津貼。1992年被全國總工會授予“五一”勞動獎章和“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號，同年獲航空航天部航天獎。先后被陜西省人民政府授予“陜西省勞動模范”等榮譽稱號。1995年當選為中國工程院院士，同年當選國際宇航科學院通訊院士。2000年被莫斯科航空學院授予榮譽博士。

2 0 0 3年1 0月在北京航天城和航天員在一起