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航天六院嫦娥五号探测器副总师洪鑫 “做人类航天发展的一个增量”

转载 在线管家2020/12/06 23:03:13 发布 来源:中国航天科技集团六院 作者: 6547 阅读 0 评论 5 点赞




12月6日5时42分,嫦娥五号上升器成功与轨道器返回器组合体交会对接,并于6时12分将月球样品容器安全转移至返回器中。这是我国航天器首次实现月球轨道交会对接。
航天科技集团六院嫦娥五号探测器副总设计师洪鑫受邀参加中央广播电视总台新闻频道特别节目,作为直播嘉宾介绍探测器起飞到对接动力系统作用与表现。



2002年开始,一位年轻的博士参加了上海航天技术研究院组织的绕月卫星论证工作,作为单位重点培养的技术骨干,他负责推进系统论证工作,七八年的宇航动力专业学习终于有了用武之地。之后,这位年轻人又参与了航天科技集团相关研究院组织的探月方案PK大会。聆听了叶培建院士、李东总师、康志余博士的精彩报告,他深受鼓舞,对我国探月工程充满无限的憧憬。


这位年轻的博士,就是洪鑫,航天科技集团六院801所探月三期探测器副总师。




2011年,是中国航天事业发展成果辉煌的一年。先后成功发射第八、第九和第十颗北斗导航卫星,首个空间实验室天宫一号、神舟八号飞船相继成功发射。也是在这一年,洪鑫被委以重任,担任探月三期探测器副总师,负责推进系统研制工作,从此踏上九天揽月的追梦之旅。

洪鑫和他的团队经常说的一句话是:“我们做的事情,就是为人类航天发展做一个增量”。平凡话语里,蕴含着自强不息的梦想,他是这么说的,更是这样做的。


践行系统工程理论的楷模


探月三期项目是一项复杂、超前、难度大的航天工程,作为主管推进系统的副总师,洪鑫十分重视系统工程理论的运用,注重顶层策划,积极探索科学高效的研制管理。

对于推进系统三套子系统研制,他提出了“统一设计、通盘考虑,模式相似、单机共享”的设计思路,实践证明该思路提高了设计可靠性,最大限度的降低了技术风险。

在研制队伍构架方面,他提出了三器队伍纵向独立,专项工作横向专人负责,单机专人联络的技术矩阵管理架构。纵向方面,三套推进子系统研制队伍独立健全;横向方面,设置了专岗,负责可靠性、环境试验和飞行程序、对外接口等专项工作;系统单机方面,安排专人负责联系各单机的研制工作。

科学、有效的技术研发体系,发挥了系统牵引和单机支撑作用,为探月三期三器推进系统的并行研制和有序推进奠定了坚实的基础,也是系统工程理论在深空探月推进领域的生动实践。


不畏险阻勇担当


虽然“胖五”运载火箭的发射能力是国内最高的,嫦娥五号探测器要实现月面采样返回,难度还是相当大的。首先面临的是探测器全方位减重的挑战。如果继承成熟技术,那么探测器就会全面超重,无法实现既定任务。如果新研减重产品,就会面临更大的技术风险和研制难度。按照探测器总体的划分,推进系统总共包含两百多台单机,约占整个探测器总单机数量的三分之一,型号总体对推进系统的重量指标比同类产品压缩了约十分之一。


面对严苛的减重要求,推进系统已无退路,创新势在必行!“必须搞出一批新东西”洪鑫迎难而上,踌躇满志,由此,全面的系统和单机减重研制工作拉开了序幕。

进入初样研制初期,为了进一步压缩重量,总体希望更换着陆器贮箱类型,由原先经过验证的类型更换为更轻的类型,技术状态要做大的调整,“此举遭到了一些非议”,洪鑫说:“不过,既然总体需要,探测器需要,即使有压力,我们也要干”。在很短的期限内,团队就完成了新贮箱的研制,保证了性能,又实现了总体减重的目标。


除了减重,最大的问题就是提高性能。一是主发动机要提高比冲;二是姿控发动机要减小脉宽、提高响应速度;三是推进系统要提高推进剂利用率。

在洪鑫带领下,经过团队的共同努力,推进系统最终拿出了同级别推力中最高比冲的主发动机,响应速度大大提高的姿控发动机通过加严相关单机参数控制,提高系统的测试调整精度,使系统推进剂利用率指标又提升了一个百分点,圆满完成提高性能的目标。


一切为了成功 一切保证成功


在嫦娥五号长期贮存期间,如何确保产品质量不受影响,是洪鑫和他团队面临的全新课题,为此他密切关注推进系统产品技术状态。月面工作期间,姿控发动机产品要耐受120度左右的高温,这可是在以往的推进系统产品中是从未有过的环境。结合一系列最新的研制信息,推进研制团队发现了高温工作时的产品隐患。

有隐患,怎么办?已经交付装器的产品难道还要拆下来??是的!在大量机理研究与产品验证工作的基础上,洪鑫毅然做出了上报总体、更换已装器产品的果断决策。紧接着,又开展了大量机理研究与验证工作,最终提升了姿控发动机产品裕度。回顾当时的决策过程,洪鑫是这样说的“型号还没发射,还有时间处理,只要能消除隐患提高裕度,主动更换产品是值得的,也是必须做的!”。

多少年来,航天器推进剂加注均采用气体直接挤压法。在嫦娥五号研制过程中,洪鑫发现一个以往不太关注的细节,传统的气体直接挤压法加注可能会导致贮箱内推进剂分布与预期的稍有区别。可是沿用传统的方式,简单,历史上也没发生过问题,如果要消除这个潜在隐患,就得重新开发新的加注方案。又是一次艰难的决策!


洪鑫决定从两方面入手,一方面研究传统加注方案的影响;另一方面,研究新的加注方案可行性。最终,在总体的支持下,洪鑫做出了决定:“在无法证明传统方法一定不会产生影响,且新方法可行、风险可控的情况下,采用新方法只是增加一些操作复杂性,还是有必要的!”

于是,在反复方案设计和大量实验验证的基础上,嫦娥五号探测器推进系统采用了新的加注方法,避免了可能的隐患。事实证明,新的加注方案是完全可行可靠的。“谁心里都想保成功,只是苦于找不到型号的隐患在哪儿。对于已经发现的一些不确定性,就必须采取必要的措施,把它的影响消除到最低。”洪鑫总是无悔他的选择。


在火车上度过了五百多夜晚


在嫦娥五号研制期间,洪鑫与总体、上级部门、各外协单位联系多,出差成了家常便饭。除了他的一辆私家车,铁路列车成了洪鑫又一个“通勤车”。为节省时间,他总是选择乘坐夕发朝至的夜间卧铺,朝至外地或回到上海,直接到达工作场所,实现了白天不间断“异地办公”的目的。他坚持的出差原则是“只要有半天的上班时间,我就要赶回来”。

多年高频率出差,已经累计有五百多个夜晚在火车上度过,最多的一年有一百多次乘火车经历,最长的一次,连续5晚在车上度过。如此,同事们送了他一个“铁人”的外号。在他心中,时间是最宝贵的,为了嫦娥五号推进系统紧张的研制工作,他愿意牺牲自己与家人团聚和舒适的睡眠,选择夜晚在火车上奔袭。


临危不乱处置突发


洪鑫在项目研制过程中始终处于工作一线。在关键技术攻关、各单机和分系统研制过程中始终身先士卒,最大程度直接到现场了解和组织各项工作,并能够及时决策、快速处理。他说“任何事务不过夜。在我这里拖一天,到实施点可能会拖一周”。

嫦娥五号推进系统的研制过程也并不都是一帆风顺的。研制初期,某个子系统在首次系统试车时,出现贮箱下游有阀门异常关闭情况,眼看试车目的将不能实现,现场气氛一下子紧张起来。洪鑫冷静思索,谋求弥补措施。最后,做出了重新补加推进剂,重新试车的决定。但这样的操作是存在一定风险和不确定性的!为此,他连夜组织策划,制定了详细方案。次日,试车得以顺利开展,并取得了预期目标,避免了一次大型试车的“流产”。


小办法解决大问题


作为一名浙江人,洪鑫继承了浙江人聪明内敛的优点,特别善于利用简单的办法、较低的成本解决工程问题。

随着推进系统研制工作的深入,着陆器推进系统决定在贮箱之间增加连通管来提高系统性能。但是,这样做是否一定就能提高性能?能够提高多少?这些疑问都需要试验来证明。增加联通管这项工作在原先的研制策划里是没有的,因比也没有相应的试验设备和经费支撑。研制队伍决定自己搭建设备来解决问题。无法1:1投产试验产品,就请生产部门配制出核心部件;没有专用的实验室,就找了一间有水源的物料间;没有微压差计,就用水液柱压差计替代;为了简化实验系统,流量计量就用量杯计时法,总共只采购了几十元的设备,就搭建了一个试验系统,并获得了核心部件的关键数据,从而验证了增加连通管方案的可行性。

长期以来,非金属材料泡在推进剂中的特性变化一直是难以观察的,尤其是处于高温环境下。研制队伍调研下来也没有找到哪个现成设备可以直接用来观察。随着研制工作的深入,必须掌握材料处于高温推进剂环境中的特性变化情况。办法总比困难多,洪鑫亲自策划,提出了总体思路,设计了一个用于在高温推进剂环境下测量材料特性变化的简易测试装置。所有实验设备都来自所内现有设备,经过几轮试验,研制队伍有了新发现,刷新了以前的认识,进一步夯实了推进系统保成功的基础。

在洪鑫看来,作为我国目前最复杂航天器中最复杂的推进系统,嫦娥五号推进系统有三个显著特点:一是更轻的重量,实现原有的功能;二是更高的性能,在原有水平上有提升;三是更强的组织,在产品工作环境更恶劣,系统组成更复杂,基本可靠度降低的情况下,可靠实现预定的功能与性能。

为了完成助力实现取样返回的宏伟任务,洪鑫和他的团队始终牢记使命,团结协作、科学组织管理,顽强拼搏,用自己的实际行动践行着“为人类航天发展做一个增量 ”的宗旨,满怀着“若干年后还可以自豪地向年轻一代说起自己在嫦娥五号研制了某一个产品”的豪情!


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