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缅怀!我国著名液体火箭发动机专家,孙敬良院士逝世

北京日报

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转自:北京日报客户端

2023年1月5日,中国航天科技集团有限公司八院院部报告厅内庄严肃穆、哀思绵长,中国共产党的优秀党员、中国工程院院士、国际宇航科学院院士,航天科技集团科技委顾问,八院原科技委主任、首席高级技术顾问,我国优秀的液体火箭发动机、运载火箭总体和卫星工程专家,我国运载火箭事业的开拓者之一孙敬良同志的追思会在此举行。与会人员怀着悲痛的心情,共同追忆孙敬良同志的丰功伟绩和高洁品格,并向遗像默哀和三鞠躬致敬。

2022年12月28日,中国共产党党员、中国工程院院士、我国著名液体火箭发动机、运载火箭总体和卫星工程专家、中国航天科技集团有限公司第八研究院原科技委主任孙敬良同志因病医治无效,在上海华东医院逝世,享年92岁。

孙敬良先后担任风暴一号、长征三号、长征四号、长征二号丁运载火箭技术负责人、副总设计师、总设计师;遥感卫星一号、风云三号气象卫星工程总设计师。他主持完成的火箭总体方案优化设计,使火箭性能达到国外同类产品先进水平,并率先获得国内二、三级运载火箭首飞成功,长征四号、长征二号丁运载火箭被命名为“金牌火箭”称号。

孙敬良曾荣获国家科学技术进步特等奖三项,国家科学技术进步二等奖一项,是首批国家级中青年有突出贡献专家、全国先进工作者和全国优秀科技工作者,1991年获国务院政府特殊津贴,1998年荣获何梁何利基金(科学与技术)奖。

孙敬良的航天生涯,是和中国的航天事业共同前进、同步发展的半个多世纪。他作为技术负责人,主持风暴一号改进型火箭的研制,确保了1981年“一箭三星”发射成功,使中国成为世界上第三个掌握一箭多星技术的国家。他使长征四号运载火箭从无到有,从弱到强,至今牢牢地占据着国内发射太阳同步轨道卫星的半壁江山;他率领长征二号丁运载火箭战天斗地,气贯长虹,连续3次实现“龙抬头”;他提出的设计可靠,生产严格,试验充分“12字真言”,成为了航天科研生产的标杆准则;他60多岁的“华丽转身”,成为了卫星工程总设计师;从20世纪80年代以来,他所领导研制的航天型号,首飞成功,连续成功,多次首次应用国内最新技术,无一败绩。

孙敬良一直说:“团结奋斗,齐心协力,先集体后个人,这就是中国航天能够从无到有、越来越强大的原因。”孙敬良几十年如一日,始终贯彻着这个指导思想,也激发了一代又一代上海航天人以他为榜样茁壮成长,成为新的骨干力量。

“哪个最难、哪个最有挑战性就搞哪个,干出来最有成就感”

1977年10月,中国开始研制用于发射地球同步轨道卫星的运载工具——长征三号运载火箭,八院负责研制火箭的一、二子级。孙敬良重点致力于攻克火箭三大关键技术之一——纵向耦合振动(POGO)。“哪个最难、哪个最有挑战性就搞哪个,干出来最有成就感。”面对POGO振动这个世界性难题,知天命之年的孙敬良充满了激情。

该技术的关键是找准火箭一级和二级推进剂输送系统的固有频率,而这些数据必须通过试验得到。为此,他提出并组织实施了独创性的全动力系统冷流试验方案。该方案有效而经济地测定了输送系统的固有频率,获得了系统中加蓄压器后变频降幅效果,为设计抑制装置提供了科学依据。

在七〇一三试验站,参试人员按照任务书的要求,以水为介质进行了100多次试验,取得了103组有效数据,分析了数千条振动曲线的频谱。通过大量的水试数据分析,参试人员获得了二级氧化剂输送系统的固有频率,并在系统上考验了蓄压器的变频效果,初步确定了蓄压器的容腔。

水试的数据结果要通过真实介质冷流试验来再次验证。往贮箱的涡轮泵里打介质,是一项风险很大的试验。为了取得真实的试验数据,以孙敬良为首的设计人员经过反复论证,最终决定冒险试验。孙敬良鼓励大家说:“咱们搞技术的,搞的就是物理概念,有了物理概念就能有创新,只要物理概念清楚了,试验就可以大胆干下去。试验成功了,技术成果是你们的;试验失败了,由我顶着。”

1982年10月至11月,参试人员以推进剂为介质进行了6次不同工况的冷流试验,良好的配合和充分的准备,让整个介质冷流试验完成,取得了预期的效果。

为了验证模拟发动机方案的有效性,孙敬良组织利用西安11所的二级发动机,进行了3次不点火的校准性试验,试验结果与模拟发动机的参数一致。在七〇一三试验站,前后共进行了9次类似试验,通过试验获得了泵前抽吸系统的谐振频率和振型,取得了泵的气蚀柔度随入口压力变化的规律,确定了蓄压器的设计参数。以后又顺利地进行了一级动力系统冷流试验,并于1983年1月圆满完成了动力系统冷流试验任务。

1983年,航天工业部组织召开POGO振动冷流试验专题会,得出结论:在各参试单位的团结协作和共同努力下,长征三号运载火箭动力系统冷流试验是成功的,找到了动力系统的动态参数,确定了预防POGO振动的措施。

要在预定的发射时间节点里把技术理论上的预防措施转化为实际的产品成果,只有不到1年的时间了。这是国内第一次自行设计蓄压器,在既没有样机也没有参考图纸的情况下,为了确保在剩余不多的时间内尽快拿出有效的产品,孙敬良决策采取双定点研制模式,创造性地引入了竞争机制,指定上海新中华机器厂和21所(新新机器厂)同时开展研制工作,并特别叮嘱一个要采用先进的方案,一个要采用保守的方案。

习惯于技术民主的孙敬良从新中华机器厂设计人员的想法里,发现了新的工作思路,他提出将氧化剂的蓄压器改为皮囊式。而21所提出的“液位可控注气式蓄压器”方案,即贮气注气式蓄压器方案,发动机推力室喷注器面在可靠性试车中出现了不同程度的局部烧蚀。鉴于发射任务迫在眉睫,孙敬良在惋惜中拍板做出决策——长征三号运载火箭发射采用皮囊式蓄压器。孙敬良的指导思想很清楚:简单,意味着可靠。如果性能和可靠发生矛盾的时候,可靠永远是第一位的。现在时间紧迫,在不能迅速查清症结、彻底解决问题的情况下,必须选用简单可靠的措施。

皮囊式蓄压器终于通过了最后的考核,抑制POGO振动的效果全面合格。这个成果在长征三号运载火箭上正式投入使用,陪伴着长征三号运载火箭经历了13次太空之旅,通过多次飞行试验结果证明,这一措施有效地抑制了运载火箭的纵向耦合振动,为长征三号运载火箭发射成功提供了有效的保证。POGO振动问题的解决,标志着中国在大型运载火箭结构与液路系统动态特性研究方面取得了重大的进展,不仅为中国后来大型运载火箭研制积累了新的、可贵的经验,还带动了国内有关技术学科的进一步发展。

“我的目标是我这个总设计师可以骑在发动机上试车”

按照长征四号A型运载火箭的研制计划,1984年要完成具备二次启动功能的第三子级常规发动机的热试车,这是国内常规发动机二次启动功能的第一次大型试验,存在着相当的技术难度,国外和国内其他型号的类似试验都是败多胜少。

此次试车,最大的风险点是国内运载史上第一次使用的共底贮箱。为了提高长征四号A型运载火箭的运载能力,弥补常规发动机的先天不足,作为总设计师的孙敬良在审查三子级设计方案的时候,明确要求:必须挖掘出三子级自身所有的重量潜力,最大限度提升卫星载荷的可用重量。于是,一般火箭上被分成两个的氧化剂贮箱和燃料贮箱在长征四号A型运载火箭三级上设计成了一个薄壁共底贮箱,这样做最大的好处是燃料箱和氧化剂箱共用薄壁箱底,减小了贮箱自身的重量;最大的风险是薄壁共底贮箱只能承担正压,如果燃料箱的压力超过氧化剂箱的压力,就会发生爆炸。

这种薄壁共底贮箱的设计,使得整箭推进剂输送系统的控制相对复杂,不仅在飞行中要始终保持正压,就算是在加注的时候也必须特别关注共底面薄壁上的压力差值和方向,绝对不能产生负压。正是由于薄壁共底贮箱的这种特性,孙敬良在向领导汇报试车准备情况时坦言,加注和试车时都有可能发生爆炸。领导有点担心,沉吟了片刻,开玩笑地说:“推进剂加注的时候,你这个总设计师是不是站在试车台上?”孙敬良回答道:“我的目标是我这个总设计师可以骑在发动机上试车!”

到了正式加注的那天,孙敬良果然站在了试车台上指挥加注。他说,只要大家看见我站在这里,每一个岗位的人员心里都会感到踏实。如果我这个总设计师都对加注没有信心,自己先跑了,大家心里会怎么想?还能安心工作吗?那样我们还试什么车!他态度坚决地拒绝了大家的好意,牢牢地钉在试车台上。

一切准备就绪,开始加注。突然,一个加注管路的接头不知道怎么回事从插座上脱落下来,浓烟呛得四周的人几乎要窒息。来不及采取任何防护措施,孙敬良和周围的同事们一起冲了上去,迅速捡起加注接头并在插座上用力拧紧。

为了确保万无一失,他要求各个分系统在试车正式点火前再进行一次最全面最严格的自检。没想到这一查,还真查出了问题:遥测没有信号,经过现场检查,初步判断是遥测单机出了问题。为了不浪费宝贵的时间,不让其他分系统陪着遥测排除故障,孙敬良批准把遥测单机换上备份机再进行测试,主份机返厂排故。但是在更换备份机后的测试中,遥测信号仍然显示姿控分系统的气瓶气压不足。由于有了遥测刚刚更换备份机的“前科”,大家都猜测可能又是遥测的问题,就纷纷建议要甩开遥测进行试车。

孙敬良作为现场的技术指挥员,依然保持着头脑的冷静,他指示遥测分系统迅速查清遥测信号的真实性。检查结果让众人大跌眼镜,这次真的不是遥测信号问题,真的是姿控系统的气瓶气压不足!查到了真正的故障点,大家都很高兴。

发动机工作了310秒后自动关机,长程、极端工况的热试车取得了圆满成功,标志着长征四号A型运载火箭初样阶段研制工作的全面完成。

1988年9月7日,中国使用长征四号A型运载火箭,在太原卫星发射中心成功地发射了一颗试验性气象卫星——风云一号。长征四号A型运载火箭首飞的成功,标志着中国成为了世界上第三个能够独立发射太阳同步轨道卫星的国家。

“设计可靠、生产严格、试验充分”

孙敬良带领的长征二号丁火箭研制队伍在航天系统内是一支出了名的“六严”队伍:严格执行上级的各项规定;严格按研制程序办事;严格技术要求;严格地面试验;严格落实行政、技术两条指挥线的岗位责任制;严格全过程质量控制。

1992年8月,长征二号丁火箭旗开得胜,奏响了中国航天第一次“龙抬头”的华彩乐章。1994年夏,长征二号丁火箭再次面临失败不起、没有退路的严峻形势。与上次更加不同的是,孙敬良作为总设计师,决定在此次发射的火箭中采用“动力调谐陀螺平台”技术。

“动力调谐陀螺平台”,业内通常称之为小平台。它常常被比喻为运载火箭的“眼睛”,它感受火箭的实时速度、位置、姿态,能大大提升火箭的入轨精度。

研制和采用小平台,在我国航天史上是具有开创性的。孙敬良也面临着巨大压力,搞小平台风险太大,一旦不成,就会给当时步履惟艰的航天事业再泼上一盆凉水。孙敬良出于对事业的执着追求,本着为中国航天开创新篇的目标,毅然扛起了压力,挑起了重担。

7月3日,长征二号丁火箭点火升空,准确地将我国第二颗新型科学探测和技术试验卫星送入太空预定轨道,再次扭转了航天发射连续失败的被动局面。孙敬良也握紧了拳头,整整4年,低温、真空、振动、冲击,各种模拟试验一起上,小平台研制终于告成,我们的火箭终于有了更精确的“准星”。

1996年,扭转乾坤的重担,再一次压在了孙敬良的肩头。此次发射的返回式遥感卫星,是我国自1975年以来发射的第17颗,卫星将在太空运行15天,除获取遥感资料外,还要进行科学搭载试验。

怎么能做到成功?孙敬良深信一个道理——只要地面上做足准备工作,火箭发射成功就是必然的结果。

孙敬良认为,要掌握规律,设计上就要留有一定的余量,最重要的是把功夫花在发射之前的准备上,地面试验要比天上更加严格,更加充分。

为了严格把关每一个环节,孙敬良亲自挂帅,从技术阵地到发射阵地,发射人员一遍遍地“筛”问题,一次次总检查,不放过任何一点“蛛丝马迹”。10月20日,长二丁火箭竖立在酒泉发射中心的发射架上,所有航天人都为它捏着一把汗。

……5、4、3、2、1——点火!

就在口令发出的那一刹那,长二丁火箭高昂着“龙头”,带着信心与希望,朝着太空平稳飞去!成功了!孙敬良不辱使命,三次用胜利扭转了中国航天连续发射失败的不利局面,创造出载入中国航天史册的三次“龙抬头”奇迹。孙敬良鼓舞了中国航天人的士气,他总结的“设计可靠、生产严格、试验充分”12字质量方针也成为许多航天项目的指导思想。

“搞航天,单枪匹马可不行,要靠集体的智慧和力量”

1999年,孙敬良被任命为遥感卫星一号工程总设计师。孙敬良早在1995年就当选了中国工程院院士,已经功成名就,但他敢于挑战、永不服输的性格特点使他没有选择功成身退,而是在古稀之年选择了新的挑战。

作为从最基层一步步走上来的卫星工程总设计师,根据自己多年在基层摸爬滚打的经验和教训,孙敬良走马上任后的第一件事,就是认真学习卫星工程总设计师岗位职责,给自己的工作树立起明确的标准。他说:工程总设计师放手得过宽,系统总设计师会无所依靠;工程总设计师干涉得过细,系统总设计师会无所适从,这是我自己当运载火箭系统总设计师的切身体会。现在我自己当了工程总设计师,己所不欲,勿施于人,所以我必须找准平衡点,工作起来才能做到不缺位,并且不越位。

2001年,孙敬良被任命为风云三号气象卫星工程总设计师。他经常对一起战斗的同志们说,咱们搞航天工程的是1个集体,是1个大的行当,把72行都集中在了一起,这72行怎么能把它凝聚起来,把大合唱或者说交响乐唱好、奏好,这就需要有1个指挥棒,这个指挥棒就是总设计师。如果总设计师不敢于决策,或者乱决策、瞎指挥,那样的话,指挥棒运转得不灵,整个队伍就不能形成合力,卫星和火箭就没有办法上天,航天工程也就失败了。

在风云三号卫星可行性方案论证的时候,上级要求八院在研的2颗卫星采用1个卫星公用平台,但是随着论证工作的越来越深入,风云三号卫星的构型、飞行轴指向、辐射致冷、面取向、磁场遮挡、微波成像仪隔断,等等要求……无论如何都无法满足2颗在研卫星采用1个卫星公用平台的要求。在北京召开的可行性审查会上,讨论得十分激烈,气氛非常紧张,各位审查专家对公用平台提出了非常不一致的意见。

经过激烈的争论,最后大家一致认为:不能讲形似,要的是神似,2颗在研卫星采用一致的技术方案、一致的系统,这才是公用平台的本质。由于各自有效载荷不同,用途各异,2颗在研卫星的构型上不可能做到完全一致。会上,风云三号卫星工程总设计师孙敬良坚持他技术民主的一贯作风,明确表示:大力支持这样的公用平台,“要实事求是,不能为了统型而统型,什么合适就用什么”。

孙敬良根据他近半个世纪的航天型号工作经验,在型号研制过程中善于抓住关键问题,深入调查,直击要害,既尊重星箭一线同志的意见,又从确保可靠性和技术可行性的角度大胆决策,顺利推进工程的研制工作。他经常直接深入车间、研究室现场办公,抓具体工作,事必躬亲,常年累月和第一线的科研人员摸爬滚打在一起,哪里有难点,哪里就有他的身影;他注重发挥各系统总设计师、主任设计师和主管设计师各级技术人员的作用,所做的决策都要先充分听取同志们正反两个方面的意见,并基于自己对技术底线的判断,勇于拍板,敢于承当。

2008年5月27日,中国新一代极轨气象卫星风云三号在太原卫星发射中心发射成功,准确入轨。这颗装载了11种先进探测仪器的卫星升空后,使中国气象观测能力得到质的飞跃,星载微波成像仪工作稳定可靠,成像清晰,为风云三号极轨气象卫星达到国际同类产品的先进水平,为中国气象卫星的发展做出重大贡献,同时被纳入世界气象组织业务气象卫星系统,与美国、欧洲新一代的极轨气象卫星一起,成为国际上最重要的3大极轨气象卫星。

孙敬良的一生都无休、无歇地献给了中国的航天事业,他带领着队伍,几十年南征北战,屡屡攻坚克难。担任卫星工程总设计师以后,为了弄清一个基本概念,他亲自推导复杂的数学公式。这种严谨的科学作风,不断进取的奋斗精神,和对产品质量一丝不苟的作风已成为科研人员的楷模,不断激励着与他共事的技术人员敢于创新和勇于挑战。

孙敬良常说:“搞航天,单枪匹马可不行,要靠集体的智慧和力量。”在孙敬良的周围,有一批非常得力的技术骨干,他们或为孙敬良的渊博学识所倾倒,或为孙敬良的个人魅力所吸引,构成了上海航天的人才梯队,共同成就了辉煌的航天事业。

高山仰止,景行行止。作为德高望重的大师,孙敬良带领队伍,在困难和失败面前不动摇、不退缩,百折不挠、锲而不舍,不断攻坚克难、勇攀高峰,实现了一次又一次技术突破,取得了一个又一个胜利,树立了一座又一座丰碑。

编辑 高晨晨

流程编辑 刘伟利

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