動(dòng)態(tài)|我國(guó)飛行器控制技術(shù)專家曾廣商:心向太空舞
我國(guó)飛行器控制技術(shù)專家曾廣商:心向太空舞(圖)
曾廣商,1935年生,湖南長(zhǎng)沙人。中國(guó)工程院院士,飛行器控制技術(shù)專家,中國(guó)航天推力矢量伺服控制技術(shù)主要開(kāi)創(chuàng)者。1959年畢業(yè)于北京航空學(xué)院自動(dòng)控制系?,F(xiàn)為中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院科技委顧問(wèn)、長(zhǎng)征航天控制工程公司高級(jí)顧問(wèn)?! ≡鴱V商從上世紀(jì)50年代末開(kāi)始從事火箭飛行控制執(zhí)行技術(shù)研究,在該領(lǐng)域不斷取得突破。他主持研制了用于彈道導(dǎo)彈和大型運(yùn)載火箭推力矢量控制的16種伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng),以及百余種適宜于集成化、整體化和機(jī)電一體化的伺服動(dòng)力、控制、測(cè)量器件。將控制技術(shù)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)融于一體,使我國(guó)推力矢量伺服控制技術(shù)推進(jìn)到世界先進(jìn)水平。曾獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)3項(xiàng),二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng);獲部委級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)8項(xiàng),二等獎(jiǎng)9項(xiàng)?! ∏啻簾o(wú)悔“長(zhǎng)征”路 1958年,毛澤東指出:“我們也要搞人造衛(wèi)星!”“搞一點(diǎn)原子彈、氫彈、洲際導(dǎo)彈,我看有十年功夫是完全可能的。”1959年,曾廣商響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召,懷著滿腔的青春熱情和一顆赤子之心,從北京航空學(xué)院畢業(yè)后投身到了神秘的國(guó)防部第五研究院一分院第一總體設(shè)計(jì)部,開(kāi)始涉足處于創(chuàng)業(yè)期的航天伺服技術(shù)領(lǐng)域?! ?959年底,曾廣商投身航天,被分配到國(guó)防部五院一分院工作。如何在太空中控制火箭的飛行,是這個(gè)小伙子所從事專業(yè)的主要內(nèi)容。他的第一個(gè)任務(wù)是到工廠鍛煉。在那里,他專心改進(jìn)設(shè)備,提高效率,促進(jìn)了任務(wù)的完成。同時(shí),他深深感到資料空缺的不足,于是在回到研究院后,他潛心研究總結(jié)了一套分析與設(shè)計(jì)方法,并驗(yàn)證和深化了所提出的理論設(shè)計(jì)思路。不久,因?yàn)楹陀嘘P(guān)單位一起迅速解決了一次故障,曾廣商被榮記二等功和三等功,挑起了技術(shù)的大梁?! 《鏅C(jī)和燃?xì)舛?,是我?guó)早期導(dǎo)彈和火箭上的重要部件。在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴口設(shè)置耐高溫、耐沖刷的燃?xì)舛?,用舵機(jī)按電指令轉(zhuǎn)動(dòng)它,由高速燃?xì)饬鳟a(chǎn)生對(duì)火箭的操縱力。這,便是早期控制導(dǎo)彈、火箭飛行的基本思路。但應(yīng)該看到,燃?xì)舛娴牟倏v力比較小。要發(fā)展我國(guó)大型運(yùn)載火箭,其支撐性關(guān)鍵技術(shù)之一,就是飛行控制執(zhí)行技術(shù)上的新突破。深一步講,就是以擺動(dòng)整臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或其噴管為代表的推力矢量控制技術(shù)。它能夠產(chǎn)生巨大的姿態(tài)操縱力矩,基本無(wú)推力損失,在航空航天技術(shù)上具有里程碑意義。但這是一項(xiàng)極敏感的技術(shù),無(wú)從引進(jìn),只有自力更生?! ≡鴱V商受命負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)讓能夠擺動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)快速、精確、可靠定位的伺服控制技術(shù)。大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)復(fù)雜體系,單是超大的功率就會(huì)引發(fā)許多意想不到的后果——曾有3根杯口粗的鋼管因諧振而一齊斷掉。曾廣商深入研究了大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的擺動(dòng)特性,負(fù)責(zé)研制成功了有關(guān)的仿真設(shè)備,同時(shí)揭示了許多相關(guān)機(jī)理。當(dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)沒(méi)有可以拿來(lái)直接用的伺服器件,他就主持研制了配套所需的伺服控制、動(dòng)力、測(cè)量器件。那時(shí)國(guó)際上航天電液系統(tǒng)正向集成化方向發(fā)展。曾廣商融會(huì)貫通,負(fù)責(zé)研制成功國(guó)際上首例10千瓦級(jí)完全整體式動(dòng)壓校正電液伺服機(jī)構(gòu)。此項(xiàng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊,裝卸與維護(hù)顯著簡(jiǎn)化,使用性能更是十分良好。與此同時(shí),與推力為噸級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)配套的電液伺服機(jī)構(gòu)也在曾廣商主持研究下順利誕生?! ?969年,發(fā)動(dòng)機(jī)噴射的耀眼光柱在試車臺(tái)壯麗地?fù)u曳起舞,那是令曾廣商和同事們終生不忘的情景。不久后,火箭帶著震耳的轟鳴聲,在絢麗的火光中穩(wěn)穩(wěn)地升起?! ?980年5月18日,我國(guó)第一枚遠(yuǎn)程導(dǎo)彈向南太平洋預(yù)定海域飛行試驗(yàn)成功。 我國(guó)終于有了抗衡國(guó)際霸權(quán)主義核威脅的還手之力。 在長(zhǎng)征系列火箭研制過(guò)程中,曾廣商曾兩次被榮記一等功,成為部級(jí)勞動(dòng)模范,并獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。長(zhǎng)期忙于工作的他32歲才結(jié)婚,35歲有了唯一的孩子,38歲結(jié)束夫妻兩地分居的生活。而人到中年的他已由初進(jìn)航天時(shí)一個(gè)不無(wú)稚氣的學(xué)生,變?yōu)榱艘晃粌婶W微霜的學(xué)術(shù)引領(lǐng)者。 1999年9月18日,黨中央、國(guó)務(wù)院、中央軍委授予23名科學(xué)家“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)?,曾廣商也作為有突出貢獻(xiàn)的專家代表受到接見(jiàn)。合影時(shí),他榮幸地被安排到前排就座。曾廣商并非火箭總設(shè)計(jì)師、高層領(lǐng)導(dǎo),但在這一活動(dòng)中,他深切地感受到了黨和國(guó)家對(duì)一個(gè)專家的尊重。 心血締造神奇事 莊子《逍遙游》篇云:“北方有魚(yú),其名為鯤?!薄盎鵀轼B(niǎo),其名為鵬。”“鵬之徙于南冥也,水擊三千里,摶扶搖而上者九萬(wàn)里,去以六月息者也?!?比之古代神話中令人浮想的神奇,當(dāng)今時(shí)代航天人不畏艱難精心打造的大型運(yùn)載火箭蘊(yùn)含了更多故事,更多情感。在曾廣商和他的同事看來(lái),火箭力沖九霄的情景正是航天人用心血締造的神奇?! 〉缴鲜兰o(jì)80年代中期,我國(guó)長(zhǎng)征火箭已成系列。由于通信衛(wèi)星等需求日盛,容量與壽命要求激增,衛(wèi)星也就愈大愈重,國(guó)家決定加快發(fā)展運(yùn)載能力更大的長(zhǎng)征三號(hào)甲、乙、丙系列運(yùn)載火箭,其地球同步靜止轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力目標(biāo)分別是2650公斤、5100公斤和3800公斤,而它們的“兄長(zhǎng)”長(zhǎng)征三號(hào)火箭的運(yùn)載能力僅為1600公斤?! ⊙兄崎L(zhǎng)征三號(hào)甲系列運(yùn)載火箭需要攻克36項(xiàng)新課題,其最關(guān)鍵的四大技術(shù)之一,就是實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)全軸推力矢量控制的伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)研制。上級(jí)確定,該項(xiàng)目由曾廣商負(fù)責(zé)?! ≡诨鸺哪┘?jí),可謂一兩值千金,儀器輕一公斤,衛(wèi)星就可重一公斤。推力矢量控制系統(tǒng)是能耗相當(dāng)大的箭上儀器,它的能源方式及功率重量比至關(guān)重要?! ♂槍?duì)舊的能源方式,曾廣商大膽提出了一種新方案,一種對(duì)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)影響最小的綜合利用能源的方式。用這個(gè)新方案研制成功的氫氣—液壓能源電液伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)屬國(guó)際首創(chuàng),在地面用電驅(qū)動(dòng),在發(fā)射前用氦驅(qū)動(dòng),在空中用氫驅(qū)動(dòng),并能自由安全切換。由于利用氫能等特點(diǎn),較之國(guó)外以電池為能源的同類產(chǎn)品,曾廣商的這個(gè)系統(tǒng),功率重量比高出了10倍?! ⊙兄七^(guò)程可以說(shuō)困難重重:氣動(dòng)機(jī)總是干磨卡死,配偶材料很難篩選出來(lái),接著又有二次啟動(dòng)困難,定子出現(xiàn)微小裂紋,壽命滿足不了需要等等問(wèn)題。氫氣試驗(yàn)有爆炸危險(xiǎn),試驗(yàn)點(diǎn)只得設(shè)在試驗(yàn)站山頂曠野的開(kāi)敞棚子里。曾廣商一班人在那里經(jīng)歷了幾度嚴(yán)冬酷暑和無(wú)數(shù)夜以繼日的奮戰(zhàn)。就在火箭即將首飛的時(shí)候,還出現(xiàn)了氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量控制試車停擺的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)已在飛行試驗(yàn)基地的曾廣商星夜馳返,在查閱了歷次試驗(yàn)的大量數(shù)據(jù),仔細(xì)分析了各種可能機(jī)理后,采取了針對(duì)措施,消除了隱患?! ?994年2月8日,長(zhǎng)征三號(hào)甲運(yùn)載火箭首飛成功,迄今為止每一次發(fā)射都取得了成功,其綜合技術(shù)性能達(dá)到國(guó)際一流水平,成為我國(guó)推向國(guó)際市場(chǎng)的主打火箭?! ∏f子曾引喻“摶扶搖而上者九萬(wàn)里”。有趣的是,長(zhǎng)征火箭以它的巨大運(yùn)載能力承擔(dān)發(fā)射時(shí),九萬(wàn)里已不是難以企及的高度了。曾有人說(shuō),現(xiàn)代高科技更加體現(xiàn)出與人文、藝術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)?;鸺v空,鯤鵬展翅,誰(shuí)能否認(rèn)這些鑄箭人是一個(gè)創(chuàng)造美麗、創(chuàng)造奇跡的群體呢? 路漫漫其修遠(yuǎn)兮 在中國(guó)工程院院士畫冊(cè)中,曾廣商在自己的那一頁(yè)中寫下這樣一段記憶:“記得兒時(shí)有一首民歌唱道:‘走不到的天邊喲,走不盡的草原,草原過(guò)去是天邊,天邊底下是草原!’說(shuō)的是路漫漫其修遠(yuǎn),人生如是,學(xué)問(wèn)如是。” 的確,曾廣商埋頭于事業(yè),上下求索的故事貫穿一生。 他帶領(lǐng)一班人馬,使航天伺服控制技術(shù)跨上一個(gè)又一個(gè)臺(tái)階。由仿制小功率電動(dòng)液壓舵機(jī)起步,接著是以10千瓦級(jí)動(dòng)壓校正整體式電液伺服機(jī)構(gòu)為代表的電反饋式產(chǎn)品,然后是機(jī)械反饋式第二代電液伺服機(jī)構(gòu),繼而又攻克了機(jī)電液一體化伺服機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)難關(guān),世紀(jì)之交,用于載人航天工程的整體式三余度甚至四余度高可靠伺服系統(tǒng)技術(shù)更顯示了不凡的力量。其間,伺服機(jī)構(gòu)的能源方式也有了明顯進(jìn)步。從小功率電動(dòng)液壓能源或發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械傳動(dòng)能源,到一二級(jí)能源分別采用液體發(fā)動(dòng)機(jī)毒性燃料和液動(dòng)機(jī)泵,緊接著一二級(jí)能源又進(jìn)步為低溫氫氣和氣動(dòng)機(jī)泵,目前的電子校正伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)已采用先進(jìn)的固體高溫燃?xì)夂统咚贉u輪泵作為一二級(jí)能源。他帶領(lǐng)的這班人馬,將火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、微電子技術(shù)和信息技術(shù)融于一體,聚集火工、流體、精密機(jī)械、電機(jī)電器、傳感器和計(jì)算機(jī)等技術(shù),把中國(guó)航天伺服控制技術(shù)推進(jìn)到了世界先進(jìn)水平?! ?chuàng)新,意味著壓力?!袄显?,你是一個(gè)型號(hào)一種新東西嘛!”這句話他常聽(tīng)到。當(dāng)然,在許多情況下,這句話是鼓勵(lì),是肯定。但在論證、立項(xiàng)和遭遇挫折時(shí),他也體味出了一種疑問(wèn)。他曾幾次陷于久攻難克的境地。調(diào)度系統(tǒng)一再開(kāi)會(huì),領(lǐng)導(dǎo)幾次親臨現(xiàn)場(chǎng),會(huì)診,匯報(bào)……那份焦急,外人難以體會(huì)。他堅(jiān)信自己所做的是航天型號(hào)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求和未來(lái)牽引。也許是心底無(wú)私天地寬,他具有了一種堅(jiān)韌的承受力。他告誡團(tuán)隊(duì)也勉勵(lì)自己:別在50公里競(jìng)走的最后幾百米因浮躁而犯規(guī),也不要做馬拉松比賽倒在半程的悲劇英雄,“行百里者半九十”,堅(jiān)持就是勝利。曾廣商不怕吃苦,他的團(tuán)隊(duì)也練就了不言苦的特點(diǎn)。他有“凝聚”、“鎮(zhèn)定”、“鼓動(dòng)”的人格魅力,總能想出新點(diǎn)子,也善于集思廣益。這些,幫助他闖過(guò)了一個(gè)又一個(gè)難關(guān)?! ≡鴱V商十分注重專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)。在他的積極努力下,這支隊(duì)伍不僅完成了伺服控制的系統(tǒng)集成任務(wù),還進(jìn)行了伺服一次能源的開(kāi)發(fā),以及推力矢量控制結(jié)合部的研究。這樣的大跨度有機(jī)融合,使他們快速開(kāi)發(fā)出精湛的一體化高精尖產(chǎn)品?! ≡鴱V商年過(guò)六旬之時(shí),長(zhǎng)征航天控制工程公司在各級(jí)部門的支持下成立了,這家公司集合了與火箭伺服控制技術(shù)有關(guān)的研究所與生產(chǎn)廠,使得中國(guó)的火箭伺服控制技術(shù)迎來(lái)了又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。 今年,曾廣商院士剛剛年屆古稀,他還在不停地忙碌著?!袄象K伏櫪,志在千里。烈士暮年,壯心不已?!睅е环輬?zhí)著,不曾懈怠的他仍將與他的事業(yè)共同向前?! 〔稍L印象 采訪之前,記者查閱了曾廣商從事的技術(shù)領(lǐng)域,不禁心存“敬畏”——“推力矢量控制”、“伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)”等等詞匯,對(duì)于我這樣一個(gè)門外漢來(lái)說(shuō),太專業(yè)了。采訪伊始,曾院士又以一個(gè)不同尋常的開(kāi)場(chǎng)白“迎接”記者:“采訪我其實(shí)是一種負(fù)擔(dān)。伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)只是火箭的一個(gè)局部,遠(yuǎn)離人們視線,不易理解……況且已有很多人為這種技術(shù)而努力,我只是盡我的責(zé)任而已。” 此前聽(tīng)說(shuō)“曾廣商是一個(gè)很有個(gè)性的人”,果然不假?! 澳阒廊绾尾倏v火箭的飛行嗎?火箭一旦飛出大氣層,就像希臘神話中大地之子被赫拉克拉斯舉在空中而喪失神力一樣,它的飛行控制要執(zhí)行就得另辟蹊徑,其中主要的技術(shù)途徑就是推力矢量控制。你知道嗎?西方大國(guó)將推力矢量控制技術(shù)列為第一類嚴(yán)禁擴(kuò)散的六個(gè)項(xiàng)目之一……” 對(duì)門外漢的“科普”剛剛開(kāi)頭,記者就感受到了一個(gè)老人對(duì)他事業(yè)的情感在言詞中不經(jīng)意地流露,那神情,像一個(gè)孩子。 這,就是記者和曾廣商接觸的開(kāi)始,也讓我深深地記住了他。(嘉柏) 轉(zhuǎn) 自:《中國(guó)航天報(bào)》
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