制造固体火箭“心脏”的工程师——记中国工程院新晋院士、火箭发动机专家侯晓
2016-04-08荣元昭
□ 荣元昭
制造固体火箭“心脏”的工程师——记中国工程院新晋院士、火箭发动机专家侯晓
□ 荣元昭
在纪念中国人民抗日战争胜利暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式上,战略导弹盛装精彩亮相,作为维护国家安全和世界和平的大国重器,让全世界为之瞩目。当我们为国家强盛发展自豪振奋之际,有一群人,我们不能忘记,他们立足岗位,默默奉献,赤胆忠心报效国家,铸就了民族的钢铁长城。2015年新当选中国工程院院士、中国第一位固体火箭发动机专业的博士,国家重点型号副总设计师兼固体发动机总设计师侯晓就是这个队伍中杰出的代表。
立志报国投身航天脱颖而出才华初显
50年来,我国航天固体动力经历了从无到有、从小到大、从弱到强。新中国诞生时,面临着掌握核垄断地位的超级大国不断施加的露骨核威慑,危机重重。固体导弹具有结构紧凑、可靠性高,机动性好、发射准备时间短等优点,为了让中国人的腰杆真正挺起来,中国人必须要研发出自己的固体导弹。伴随着国际政治格局、气候、环境、国家战略部署等诸多因素的变化,航天四院作为航天固体动力的国家队,先后转战北京东山沟、四川高坝草原、内蒙古塞外戈壁、陕西秦岭深山、湖北谷城峡谷,让航天固体动力事业的星星之火点亮国防强盛的希望之路。
当为祖国航天固体动力事业奉献青春的前辈们已霜染青丝,一批青年才俊接过重担,为固体动力事业注入了新的力量。侯晓正是其中一员。
1990年,风华正茂的侯晓作为中国固体火箭发动机专业的第一位博士,从西北工业大学毕业。凭借“全国第一”的头衔,侯晓未来的职业生涯可有很多种选择,但他毅然舍弃繁华都市,舍弃高薪,来到位置偏僻、地处三线的航天四院,选择为航天事业奉献青春。这一干就是25年。
41所是侯晓走入社会的第一站。因为深知社会实践是人生最丰富的课堂,从重点实验室的组建到民品市场的艰难摸索,从喷管设计研究到质量管理,侯晓凭广博学识和努力钻研,把经手的每一项工作都做得扎实而又出色。
侯晓将目光瞄准技术前沿,以赶超先进的勇气,求实创新,研究解决了多项关键技术问题,为大幅度降低我国大型喷管的自身重量,提高我国固体火箭发动机的研制水平做出重要贡献,迅速成长为固体火箭技术领域的青年学科带头人。
矢志创新攻难关 呕心沥血铸坚盾
深厚的理论知识底蕴和丰富的实践经验为侯晓打开了更为广阔的天地。1997年,侯晓被任命为41所副所长,他以前瞻性的思路制订了三年攻关计划,并通过组织实践取得了一系列突破性成果。同时,他还超前组织开展了多个型号的关键技术论证和预先研究工作。以后的实践证明,前期的论证和预研为固体技术的持续发展立下了汗马功劳。
1999年底,新型号上马后,侯晓调任型号副总设计师兼固体发动机总设计师。他立刻投入忘我工作,从设计源头抓起,拟定、审核研制大纲,参与重大技术决策,组织关键技术攻关,夜以继日奔波在科研生产第一线和大型地面试验的现场,解决研制、生产、试验中遇到的各种技术问题,组织产品验收、复查、归零。最终,他带领团队创造了新型发动机设计一次正确,首发试验成功、发发成功的奇迹。
侯晓非常清楚实践对科研的推动作用,他曾说,“固体火箭发动机这种工程技术,仅仅有理论是不够的,必须充分了解和掌握其生产工艺,才能做一名好设计师”。侯晓负责过多个型号发动机的预先研究和研制工作,系统梳理了发动机的研制流程、标准、规范,建立了多个型号急需的设计规范、材料性能测试方法、数值计算分析模型、模拟验证试验方法等一系列新的标准体系和规范,提高了国内发动机的设计水平。
一支专业的队伍是取得科研成果最核心的要素。依托固体发动机专项研究,侯晓加强并成立了药柱结构完整性、复合材料壳体、喷管热结构、发动机流场等专业团队,制定了研究方向和实施途径,大大提高了发动机的设计水平与计算分析能力。
1999年,侯晓担任当时国内首个尺寸最大、性能最高的高能发动机的总设计师。这个发动机采用了许多新设计、新材料、新工艺,为了保证我国自主新研制的高能固体推进剂应用于固体发动机,科研人员要解决推进剂变化带来的一系列相关问题,还保证既能充分发挥其优良性能。侯晓沉着淡定,科学求实,带领研制队伍,集智攻关,经过大量试验及艰苦努力,找到了出现问题的原因,彻底解决了问题。有一次,某发动机壳体在总装厂装芯模时,因工作人员操作失误把发动机内绝热层砸伤,侯晓忍着刺鼻的气味,钻进狭小的壳体内查看情况,通过掌握的一手材料提出了解决问题的措施。
一次次科研实践,不仅制造出中国第一批具有世界先进水平的航天产品,也造就了侯晓等一批科研人员迎难而上、遇挫弥坚的坚强品格意志。
在侯晓眼中,没有“新”就没有科学的生命力,他喜欢“新方向”和“新技术”。新型发动机由于发射环境变化,对产品密封、载荷性能提出了更高要求,且在国内属首次研制,无技术经验可借鉴。侯晓带领设计师系统制定新的设计方案,并采取措施,一个方案不行就上另一个方案,为解决密封问题,他们在模拟壳体上反复试验了几十台,终于突破了这项技术难题。
2007年,某重点新型号发动机进入工程研制,在论证摆动喷管热防护方案时提出两个方案,第一是采用过去型号已有的方案,这样没有研制的技术风险;第二是采用新方案,以解决长期存在的隐患,但这种方案还未进行过任何热试验,存在技术风险。面对大家的激烈争论,侯晓在认真听取意见的基础上,分析了新旧方案的优缺点,指出了新方案的可行之处和存在的问题,最终大胆拍板采用新方案。经过两年的研制,新方案成功应用于型号发动机,将困扰固体发动机几十年的隐患彻底解决。
进入新时期,固体动力技术的发展将紧扣武器装备和航天运载发展需求,坚持高能化、强适应、可控化、组合化、大型化的发展路线。侯晓心里清楚,固体发动机技术的创新之路才刚刚开始。
架设巡天安全天梯拓展固体技术领域
探索外太空一直是人类追求的航天前沿。
1992年,国家决定实施载人航天工程。运载火箭成功发射是航天员登上天梯的第一步,同时也是风险性较大的一个环节。解决火箭发射故障逃逸救生技术是一项举世关注的难题,作为关键环节的载人航天逃逸技术更是受到国外重重封锁。也正是从1992年开始,四院的科研人员担起了逃逸固体发动机的研制重任,中国首个逃逸塔成功挑战零高度逃逸试验,引来外国同行的由衷称赞。
在载人航天工程中,侯晓推行了一种叫做“技术全面量化”的新方法。所有的关键环节都可以追溯,产品质量可以全面受控。研制人员要高度关注生产全过程中的细节和变化趋势,不能放过任何问题苗头,确保参加飞行发射任务的产品不带任何隐患。在首次载人交会对接中,侯晓带领团队对逃逸固体发动机进行了一系列技术改进、技术攻关和试验验证工作。在发动机关键部件材料改进中大胆采用新材料,经过一系列改进和反复试验验证后,性能完全可以满足要求。
从“神一”到“神十”,载人航天逃逸救生系统已经伴随着长征二号F火箭完成了多次完美飞翔,其安全可靠性得到了充分验证。侯晓对未来技术发展信心十足,“下一步我们还要做更好的发动机,比肩美、俄等航天强国”。
参与载人航天工程是固体动力技术在宇航领域中的应用典范。面对未来激烈的太空竞争以及国民经济和空间技术的需要,发展我国快速进入空间的小型固体运载火箭及深空探测大型固体助推火箭迫在眉睫,侯晓和四院科研人员将继续努力,不断提高我国固体火箭的发展水平,拓展固体动力技术的应用领域。
勇挑重担甘于奉献传道授业学风严谨
侯晓以一副瘦削的身躯承担起重大的责任。多年来,忙碌的工作几乎挤占了他所有的娱乐休闲时间,常年都是凌晨一两点后才休息。除了担任多个重点型号发动机的总设计师外,侯晓还有一个身份是西北工业大学的博士生导师,他培养出的硕士、博士研究生已有十余人。
曹琪是侯晓在西工大指导的博士生之一,至今曹琪还常常回想起这样的画面:柔和的灯光下,结束一天繁忙工作的导师给他讲解专业问题直到深夜。曹琪还清楚记得,有一天晚上10点多,导师审阅他的博士论文时,对其中几个公式和引用的数据产生了怀疑,便把自己叫到办公室,当场给他做了一番复杂的公式推导,直到找到论文参考文献中的原始数据,确信数据正确无误才松了一口气。在侯晓这股较真劲儿的感染下,曹琪对论文从头到尾进行了仔细核对和修改,最终在答辩时获得了评委专家的一致好评。曹琪说,导师深厚的理论知识功底和认真扎实的工作态度让他终生受益。
“国家科技进步特等奖1项,国家科技进步一等奖1项,国家科技进步二等奖1项,国防科技进步特等奖1项,国防和军队技术进步一等奖3项,发表论文70余篇,授权发明专利7项……航天科技集团公司有突出贡献专家、陕西省优秀科技工作者、国防科技工业有突出贡献中青年专家、新世纪百千万人才工程国家级人选,享受政府特殊津贴,中国航天基金奖获得者”,这些都是侯晓付出多年心血收获的肯定和赞誉。
理论基础扎实、善于系统思维、工程实践丰富、勇于开拓创新、学风严谨务实,这是侯晓留给记者最深刻的印象,也是一位航天科研工作者最令人敬佩的地方。
(作者单位为航天科技集团四院)