
中新網(wǎng)9月26日電 題:長(cháng)二F火箭副總設計師:宋征宇
作者:尹媛
成功研制長(cháng)征二號F火箭的中國航天科技集團公司運載火箭技術(shù)研究院是中國航天的發(fā)祥地,50年的風(fēng)雨征程中,這里創(chuàng )造了享譽(yù)海內外的“長(cháng)征”系列火箭,圓滿(mǎn)完成了四艘無(wú)人飛船和三艘載人飛船的發(fā)射任務(wù)。每一次壯麗的騰飛,都凝結著(zhù)這位副總設計師的智慧、汗水和心血。
他就是宋征宇。
也許天生就是要和航天結下不解之緣,在宋征宇出生的1970年,我國第一顆人造地球衛星升空,作為知識分子的父母給他取了這個(gè)有紀念意義的名字,對他也寄予了太多的希望。三十年后的他不負眾望,憑借自己的天才和勤奮,在航天領(lǐng)域取得了驕人的成績(jì)。
他的簡(jiǎn)歷看似簡(jiǎn)單而平凡,但每一步都浸透努力的汗水和為航天事業(yè)而奮斗的決心。1992年畢業(yè)于浙江大學(xué)工業(yè)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),同年考入中國運載火箭研究院強度環(huán)境研究所攻讀“飛行器控制、制導與仿真”碩士學(xué)位,1995年3月研究生畢業(yè)。畢業(yè)后曾擔任“長(cháng)二捆”火箭控制系統主任設計師,是當時(shí)型號隊伍中最年輕的主任設計師,參加了兩顆“澳星”的發(fā)射任務(wù)。后主要從事長(cháng)二F運載火箭控制系統的研制工作,完成了從“神舟一號”至“神舟七號”的發(fā)射;擔任過(guò)新一代運載火箭控制系統技術(shù)負責人和“制導與控制技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗室”副主任。在運載火箭控制系統設計、研制等方面取得了顯著(zhù)的成績(jì)。在SOC(片上系統的英文簡(jiǎn)寫(xiě))等預先研究領(lǐng)域也取得了重大進(jìn)展。
長(cháng)二F火箭是在“長(cháng)二捆”的基礎上進(jìn)行改進(jìn)設計而完成的,改進(jìn)的重點(diǎn)是提高火箭的可靠性和安全性。對運載火箭而言,控制系統就是神經(jīng)中樞,它直接決定了火箭是否按預定的軌道可靠、穩定地飛行,是否能夠把飛船準確地送入預定軌道?刂葡到y的可靠性必須大幅度提高,才能帶動(dòng)整個(gè)火箭飛行可靠性的提高。由于當時(shí)具備載人飛行能力的國家只有美、俄兩家,在技術(shù)上是封鎖的,國內也沒(méi)有先例。尤其是火箭的實(shí)時(shí)性要遠高于其他飛行器,一旦出現故障,人工無(wú)法也來(lái)不及干預,對故障的判斷、隔離以及系統重組必須完全自動(dòng)實(shí)現,這也給火箭的可靠性設計帶來(lái)了很大的困難。然而,“載人航天,人命關(guān)天”。這是掛在火箭研制隊伍中所有科研人員嘴上的一句話(huà)。所以宋征宇和他的團隊必須實(shí)現這一目標。
可靠性設計有三個(gè)基本步驟。第一,要確定合理的故障門(mén)限,既不能出了故障沒(méi)有檢測出來(lái)而導致“漏報”,也不能將正常工作的設備判作故障而“錯報”。第二,要將故障設備隔離,否則故障會(huì )迅速擴展,在幾秒鐘內就會(huì )發(fā)生船、箭俱毀的慘劇。第三,要將被隔離設備的功能由其它設備來(lái)接替,稱(chēng)作“故障重組”。所有步驟一環(huán)扣一環(huán),必須全部自動(dòng)地迅速完成。在可靠性設計中還存在一個(gè)“悖論”,要判定誰(shuí)對誰(shuí)錯,需要一個(gè)“判官”,但“判官”的可靠性誰(shuí)來(lái)保證?這就是可靠性設計中“共因失效”的難題。世界上具備載人航天高可靠性設計技術(shù)的國家并不多,你可以花巨資引進(jìn)一臺產(chǎn)品,但核心的設計方案和關(guān)鍵技術(shù),是絕對買(mǎi)不來(lái)的。針對這一系列工程實(shí)際問(wèn)題,他們開(kāi)展了大量的故障仿真與模擬試驗,控制系統共進(jìn)行了1287次不同狀態(tài)、不同模式的故障仿真試驗,以考核可靠性設計的效果;逃逸系統進(jìn)行了多種模式的計算及仿真……宋征宇從研究生課題起,一直到試樣研制結束,與其他同事共同攻克了多項可靠性、安全性設計難題,探索出了有效途徑,通過(guò)冗余設計并重點(diǎn)解決“共因失效”問(wèn)題,提高了控制系統的可靠性。他自豪地說(shuō),長(cháng)二F火箭的可靠性、安全性設計技術(shù)達到了國際先進(jìn)水平,而這一切完全是依靠我們自己的智慧來(lái)實(shí)現的。
采用可靠性設計后,需要有驗證評估手段。同時(shí)因冗余設計有可能掩蓋產(chǎn)品缺陷,因此必須解決測試的充分性和覆蓋性問(wèn)題。宋征宇為此重新規劃和編排了系統測試流程,研究出了各種“無(wú)損”故障模擬測試方案,提高了測試的便捷性,實(shí)現了較高的測試覆蓋率。
“神舟五號”任務(wù)完成后,宋征宇被任命為長(cháng)二F火箭副總設計師,全面負責長(cháng)二F火箭控制系統和推進(jìn)劑利用系統的技術(shù)工作,為了找到“神舟五號”飛行中暴露出來(lái)的伺服機構停擺問(wèn)題的真正原因,宋征宇提出了多種故障模式,并逐一通過(guò)各種試驗進(jìn)行排查。針對最終的疑點(diǎn),共設計了15項專(zhuān)項試驗,累計試驗時(shí)間達22個(gè)月,組織撰寫(xiě)了33份試驗分析報告。討論中他不放過(guò)任何疑問(wèn),始終用理論分析結果和試驗數據來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。有些故障模式難以模擬,就創(chuàng )造各種極限條件加以實(shí)現,最終通過(guò)與總體單位及伺服機構承研單位的反復討論、協(xié)商,確定了可能的故障模式,同時(shí)也對系統中存在的薄弱環(huán)節進(jìn)行了改進(jìn),進(jìn)一步提高了“神舟六號”發(fā)射的可靠性。
“神舟七號”的發(fā)射不是“神舟五號”、“神舟六號”的簡(jiǎn)單重復,為此宋征宇加嚴了所有產(chǎn)品的驗收工作;針對兩個(gè)系統飛行控制軟件技術(shù)狀態(tài)未變或變化很小的特點(diǎn),要求在測試方法和測試用例上進(jìn)行改變,以避免做重復的工作,增大對軟件的考核力度;組織所有控制系統研制單位制定了更加詳盡的數據判讀表格,以有利于查找隱患。在“神舟七號”發(fā)射任務(wù)中,將“確保發(fā)射成功”落實(shí)到“在測試前一定要認真檢查狀態(tài)”、“測試中一定要認真觀(guān)察現象”、“測試后一定要認真判讀數據”的要求中,從而把好質(zhì)量關(guān)。
針對發(fā)射現場(chǎng)暴露的各種問(wèn)題,宋征宇不管其是否影響成敗,都認真徹底解決。面對某臺產(chǎn)品出現的多余物問(wèn)題、利用系統通訊誤碼問(wèn)題、控制系統插頭縮針問(wèn)題等,每一個(gè)問(wèn)題都背負著(zhù)是否要推遲發(fā)射的壓力。他總能夠準確、迅速地分析出問(wèn)題的原因,并組織前后方的試驗驗證和舉一反三工作,從未在處理問(wèn)題上發(fā)生過(guò)返工,確保了型號任務(wù)的按時(shí)發(fā)射。
宋征宇在擔任新一代運載火箭控制系統技術(shù)負責人期間,針對串行總線(xiàn)系統中控制器的可靠性瓶頸難題,提出的可靠性設計方案,較好地解決了新一代運載要求高可靠與低成本之間的矛盾,該方案在國內外航天飛行器中還未見(jiàn)有應用?紤]到航天型號的長(cháng)遠發(fā)展,他提出了新一代運載火箭通用化電子平臺技術(shù)方案,可滿(mǎn)足今后三十多年持續發(fā)展的需求。
為了鑄造把航天員安全送上太空的倚天神箭,為了實(shí)現中華民族延續了幾千年的飛天夢(mèng)想,宋征宇和他的團隊克服了各種艱難險阻,經(jīng)受了各種極限考驗,依靠科學(xué),頑強拼搏,銳意創(chuàng )新。他們?yōu)榱溯d人航天事業(yè)忘我地工作,嘔心瀝血,不懈追求,無(wú)怨無(wú)悔,不斷實(shí)踐著(zhù)鑄造更加卓越的火箭,繼續譜寫(xiě)神箭騰飛輝煌的諾言。
如果說(shuō)波濤是大海的激情,它創(chuàng )造了寧靜的沙灘;鮮花是植物的激情,它創(chuàng )造了繽紛的季節;星光是宇宙的激情,它創(chuàng )造了璀璨的星空;那噴薄而起的火箭就是航天人的激情,它譜寫(xiě)了中華民族征服宇宙的不朽戰歌。宋征宇,懷著(zhù)一顆征服宇宙的心和天空一樣寬廣的胸懷,要去實(shí)現更加遠大宏偉的目標,而從事中國載人航天工程的經(jīng)歷,將成為他一生中的驕傲!
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