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标  题: 长二F火箭逃逸系统探秘
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed Oct 22 18:20:48 2003), 站内信件

 
http://www.sina.com.cn 2003年10月15日11:22 中国航天报 
  
　　□本报记者 冯春萍 杨建 

　　中国航天史上第一次研制的这种用于载人航天的新型运载火箭，按排序被称作“长征
二号F”，它是在长征二号捆绑火箭的基础上发展起来的，沿用了长征二号捆绑火箭的主要
构型，由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成。火箭全长58
.34米，起飞质量480吨，整流罩最大直径3.8米。它可把8吨重的有效载荷送入近地点高度
200千   
米、远地点高度350千米、倾角42.4°～42.7°的轨道。是我国目前研制的长征系列火箭中
可靠性最高、推力最大、系统最复杂的的火箭。 

　　按照载人航天的要求，长征二号F火箭以提高可靠性、确保安全性为目标，从1992年方
案论证到1999年11月首飞历经七年。是我国载人航天工程的重要组成部分之一。火箭由箭
体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统
、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统组成，其中逃逸系统和故障检测处
理系统是为确保航天员的安全而新增加的、其他型号火箭没有的系统。 

　　逃逸直指3%小概率 

　　发射卫星的火箭，其可靠性达到0.93就算“达标”了，而长二F火箭是发射载人飞船的
，它的可靠性则必须达到0.97(现实中无法达到100%)，尽管发射100次，只有3次可能发生
问题，但设计师仍然要为3%的小概率做好补救工作，绝不能用航天员的生命冒险。 

　　逃逸救生系统就是为火箭可能出现危及航天员生命安全的故障而设计的。因此在制定
逃逸系统方案，提出逃逸系统设计指标之前，首先要清楚究竟会发生哪些故障。从火箭发
生过的事故以及美苏的载人航天经历可以看出，上升段最大的危险来源于火箭，最严重的
后果是火箭爆炸，因此最有效的方式是“逃离”危险区域。 

　　逃逸系统被公认为是火箭研制中最难啃的一块骨头。 

　　在长征二号F火箭研制初期，几位设计师面对生疏的“逃逸”二字紧锁双眉，颇有陷入
困境之感。在此之前，他们只是在国外的画报上看到过逃逸火箭，而要在没有任何可借鉴
的资料相助的前提下，“变”出一个逃逸装置，着实让他们有些束手无策。走在世界载人
航天前列的俄罗斯人听说后曾提出：中国的生产和工艺水平无法达到载人航天工程对火箭
的要求。只要中方出资，俄方可以直接提供图纸和产品。面对傲慢与偏见，中国的火箭研
制人员反而增加了挑战难题的决心。 

　　从此，设计室的灯光夜夜闪烁。多少个不眠的夜晚，多少次不休的假日，生产车间里
总是忙碌着设计人员以及工艺、检验人员的身影。他们自编出一万多条程序，利用容量有
限的微机，进行大规模的数字计算。当屏幕上出现了正确的参数时，设计人员惊喜得几乎
跳了起来。 

　　逃逸系统结构复杂，由五种、12台固体发动机及整流罩的上半部分组成。这五种发动
机分别是逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动
机。 

　　前三种负责39公里高度以下也就是火箭从点火到飞行120秒时的逃逸工作，后两种在3
9至110公里高度内即火箭飞到120秒至200秒时发挥作用。 

　　细心的人都会发现，逃逸发动机的外形很是特别，喷管弯弯的，倒挂着，和别的火箭
发动机喷管都不一样。面对这种“异型”的东西，我国的火箭发动机专家们也曾“迷惑”
过，当年仅从有限的外国报纸、杂志上偶尔看见过，甚至都搞不清哪个是发动机，也不知
道它到底行不行。1993年5月，当时的发动机主任总设计师刘霓生赴俄罗斯考察时，与俄方
人员谈起发动机时，仅一个发动机外壳，人家开口就要80万美元，令他这个中国同行很是
受“刺激”，心想还是回去自己搞吧，不信我们搞不出来。 

　　经过选型、论证、研制、试验，到1995年4月19日，逃逸发动机第一次矗立在了位于秦
岭深处的试车台上，大家对它充满希望。巨大的轰鸣声在山谷里回响起来，刚到1.6秒，喷
管弯处突然喷出了火苗，并很快就烧出一个大洞，现场的人们都惊呆了。只不过片刻工夫
，发动机的壳体都被烟火熏得黑黑的，山上的草也被烧着了，试车台周围一片惨状，议论
声也随之而起。 

　　挺过3秒就是胜利 

　　经过改进，这一年的8月底，逃逸发动机第二次立在试车台上。设计师们的压力显得比
第一次还要大，生怕再出现什么“闪失”。发动机在试车台上应挺3秒以上，如果像上一次
一样，逃逸就成了一句空话。发动机点火了，有人算计着时间。一秒一秒过去，发动机终
于经受住了考验。但经检查，弯管入口部分2厘米厚的绝热层仍有被烧光露出金属的情况，
高压高温的燃气在喷管内转150°的弯，造成了对喷管的严重烧蚀，尽管是局部问题，仍然
会影响发动机的可靠性。 

　　为了攻克绝热层难关，7414厂50岁的铣工李雅杰，一位绝技绝招人才，立下汗马功劳
。加工弯管无从下手，他就想办法改进工装并不断加以完善。他干第一个弯管时，用了24
天，以后只用8天就可完成。发动机的壳体到他手里时，已经在其他工序上干了三个月，是
否满足设计、工艺要求，就看他的最后一刀了。他干的活，必须跟绣花似的，心得静，一
点问题也不能出。他铣密封槽的时候，压力最大，就像雕刻一件艺术品，必须一刀一刀地
用心完成每一个细节，如果稍有心浮气燥，就有可能起不到密封作用了。在加工发动机的
绝热层时，由于使用的材料掉毛，粘在手臂上过敏，弄得皮肤又红又肿，后来是靠胶布将
刺进皮肤的纤维一点一点粘下来的，苦着实吃了不少。 

　　发动机的形状复杂，工作环境苛刻，瞬时承受的力非常之高，承担绝热任务的43所，
在新型绝热材料和工艺方面先后攻克了十几个关键技术。为发动机贴绝热层，全是手工活
，贴一台发动机，就得干20多个昼夜。那种材料的气味特别大，还得弯着腰干，一些人因
此呕吐不止。材料贴好后要固化，这时若产生气泡，就得用小铲一铲一铲地挖下来，重新
粘贴，不少工人为此手上磨出了大大小小的泡或脱粘，就像将气泡“移植”到了自己手心
里。 

　　经过反复钻研，大家终于想出了用章鱼似的气囊伸进发动机内壁加压办法，保证了绝
热层的粘贴质量，同时还研制出了专门用于弯管入口处的绝热帽，彻底解决了绝热问题。
 

　　1997年4月下旬，逃逸主发动机第五次试车。点火工作到3.2秒，一切正常。第一任逃
逸发动机总设计师陈立学很快走近试车台，用手抚摸了一遍发动机，一点也不烫手。第二
次试车时，他也曾想这样摸一下的，但当时弯管处已经烧得发蓝，他没敢碰。这一次，他
放心地笑了：发动机的难题到此彻底解决了。 

　　整个逃逸系统的结构生产，都很复杂与艰难。但是，就如解决发动机的难关一样，19
97年第一季度，逃逸系统结构生产完成交付，最终保证了火箭全箭研制、试验的顺利进行
。 

　　零高度逃逸彩排 

　　1998年10月，酒泉卫星发射中心，一支神秘的队伍承担着一项神秘的任务。这支队伍
就是长征二号F运载火箭零高度逃逸救生飞行试验队。它主要由故障检测处理系统(以下简
称故检系统)和逃逸系统设计人员组成。他们的任务是在火箭正式飞行前对新研制的这两个
系统作一次全面真实的考核。 

　　零高度逃逸飞行试验是模拟运载火箭在发射台上出现故障时的逃逸飞行试验，也是逃
逸系统参加飞行试验之前的最后一次综合性试验。通过试验，要检验零高度状态逃逸系统
飞行器的气动特性、逃逸救生系统的救生指标、逃逸飞行器迅速脱离危险区的能力、逃逸
程序的合理性、栅格翼释放机构的工作能力等。 

　　发射架四周空旷，戈壁上的风呼啸着刮来，让人难以睁开双眼。一整天，年轻的试验
队员刘烽不知要坐着升降车上下多少次。 

　　一天早上，刘烽和他的同事们来到工作现场，打开电源开关进行测试。进行点火程序
检查时，出现的现象使他们惊呆了：一排排的测试指示灯中，本来应该全亮的突然有一些
不亮了；过了一会儿，有的忽然又亮了，而另一些本来亮着的灯却又突然灭了。 

　　这是一个从来没有碰到过的现象。刘烽等人一时手足无措。 

　　白天，试验队员们爬到箭上去测量参数，晚上查阅图纸、文件进行故障分析；第二天
白天再根据分析结果作进一步测试，晚上再对测试数据进行分析。那几天，荆木春、刘烽
等人几乎每天都要忙到夜里一两点，而清晨六七点，他们又坐到试验现场的仪器旁。这样
连轴转了三四天，故障原因终于查清。原来是仪器的输出电阻设计大了，工作电流处于临
界状态，仪器受环境温度影响，温度一低，就达不到所需要的电流，使仪器工作处于不稳
定状态。 

　　要排除故障，必须将电阻改小。此时离预定的正式试验已经只剩下三四天了。一个十
万火急的长途电话打到西安，仪器的设计制造单位771所派了一名工艺师、一名工人、一名
检验员紧急起程。3个人赶到靶场已是晚上8点，饭也顾不上吃，便直接到试验现场开始工
作。分秒必争改装完毕，已是夜里12点。 

　　10月19日上午9点，随着震天动地的一声轰鸣，不同于以往任何一次火箭发射的场面呈
现在参加试验人们的眼前：火箭逃逸飞行器腾空而起，尾部的低空逃逸发动机4个喷管与分
离发动机的8个喷管在不同的部位喷射出耀眼而奇丽的火焰。飞行到1.9公里高空时，飞船
返回舱与逃逸飞行器分离，降落伞开伞……人们的目光一直追随着那渐渐升高的火光，目
睹了逃逸飞行器干净利落地完成了程序所规定的所有动作。试验获得了圆满的成功，为我
国载人航天工程的顺利推进奠定了重要基础。 

　　何为逃逸系统 

　　逃逸系统由低空和高空两种发动机组成，低空发动机也叫逃逸塔，在飞船的顶部，塔
高8米，从远处看像是火箭上的避雷针。高空发动机安装在整流罩上。逃逸系统的任务是在
火箭起飞前300秒到起飞后200秒时间段内，也就是飞行高度在0公里至110公里时，万一火
箭发生故障，它可以拽着轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船上的
航天员脱离险境。 


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