中新網(wǎng)10月16日電 題：“翩翩”柵格翼-逃逸時(shí)火箭的“穩(wěn)定神”
——中國(guó)神舟神箭研制的12大攻關(guān)奇跡之三
作者：馮春萍
柵格翼是保證逃逸飛行器靜穩(wěn)定性的特殊裝置，當(dāng)逃逸飛行器在39公里高度以下的大氣層中出現(xiàn)應(yīng)急情況啟動(dòng)逃逸系統(tǒng)時(shí)，為了保證逃逸飛行器的氣動(dòng)穩(wěn)定性需要靠四塊展開(kāi)的柵格翼將逃逸飛行器氣動(dòng)質(zhì)心后移，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定飛行，因而柵格翼是決定逃逸成功方案的關(guān)鍵因素之一。
柵格翼是一個(gè)高效的氣動(dòng)部件，在研制逃逸飛行器之前，我國(guó)根本沒(méi)有針對(duì)柵格翼的研究，火箭總體部年輕的設(shè)計(jì)師們更是連見(jiàn)也沒(méi)見(jiàn)過(guò)。幸好有一本剛剛翻譯出來(lái)的專門介紹柵格翼的書，引領(lǐng)著他們開(kāi)始了自己的研究。
柵格翼的作用，用火箭總設(shè)計(jì)師劉竹生的話解釋很容易懂，就是：“保證逃逸時(shí)火箭的穩(wěn)定”。
柵格翼由若干相隔一定間距，且成直角交叉的翼片組成，翼片做得很薄，因而阻力很小。這些像紗窗一樣呈網(wǎng)格狀的東西，內(nèi)里包含了很多的“學(xué)問(wèn)”。網(wǎng)格的寬度、高度，翼片的薄厚等等，都是做了大量試驗(yàn)后才確定下來(lái)的。
柵格翼有了“模樣”后，對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)的條件卻并不具備。最多的試驗(yàn)是風(fēng)洞試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)的風(fēng)洞達(dá)不到模擬要求，他們就嘗試用縮比試驗(yàn)的辦法來(lái)解決，但是，縮小后的“紗窗”格距太小了，在風(fēng)洞里一“吹”，網(wǎng)格很容易堵塞，而得不到真實(shí)的數(shù)據(jù)。為此他們又減少柵格翼的片數(shù)和網(wǎng)格，增加厚度，以達(dá)到模擬的要求。1：1的試驗(yàn)還得去國(guó)外做才行。
除了進(jìn)行常規(guī)的部件試驗(yàn)外，研制單位還在哈爾濱飛機(jī)制造公司建立了柵格翼展開(kāi)試驗(yàn)裝置，模擬各個(gè)飛行階段的外部載荷，進(jìn)行展開(kāi)試驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。為了更真實(shí)的反映外部條件對(duì)展開(kāi)過(guò)程的影響，還在湖北襄樊特意安排了最大速度滑軌試驗(yàn)，以驗(yàn)證柵格翼及其釋放機(jī)構(gòu)在最大速度條件下的展開(kāi)性能。
火箭正常飛行狀態(tài)下，柵格翼收靠在整流罩周圍，一旦逃逸，四塊柵格翼與整流罩的連接爆炸螺栓就會(huì)起爆解鎖，柵格翼迅速展開(kāi)。這時(shí)，柵格翼要同時(shí)承受發(fā)動(dòng)機(jī)噴流，即我們看得見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)尾部噴出的火焰的加熱和沖刷。這股火焰是絕對(duì)不能噴到火箭上的，如何做到這一點(diǎn)，需要“一躲”、“一防”。躲，就是在設(shè)計(jì)上盡量將柵格翼的位置與噴流錯(cuò)開(kāi)；防，就要給柵格翼涂防熱層、防燒蝕層，使其不會(huì)熔化。這些都需要經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算。
當(dāng)時(shí)還沒(méi)有工程計(jì)算軟件，計(jì)算機(jī)相對(duì)于今天也比較落后，僅計(jì)算一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)不關(guān)機(jī)，也得算上整整一個(gè)星期。為了找到減少噴流影響的辦法，剛開(kāi)始研制的時(shí)候，研制人員將一塊20厘米厚的鋼板放在發(fā)動(dòng)機(jī)噴管后，想看看噴流的“威力”究竟有多大，結(jié)果鋼板一下被削去一大塊。1998年，他們也曾帶著一片柵格翼去內(nèi)蒙古做1：1的試驗(yàn)，將柵格翼置于發(fā)動(dòng)機(jī)后不遠(yuǎn)的地方，從各個(gè)不同的角度對(duì)著噴，一下又燒出一個(gè)大洞。
大量的試驗(yàn)，大量的數(shù)據(jù)，為他們的設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供了依據(jù)�；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)上原來(lái)設(shè)計(jì)有四大四小8個(gè)噴管，四個(gè)小的正好對(duì)著柵格翼，為此他們下決心“忍痛割愛(ài)”，取消了這四個(gè)小噴管，這也是“躲”的措施之一。當(dāng)時(shí)就柵格翼的氣動(dòng)特性與噴流情況下的逃逸飛行器氣動(dòng)特性這一新問(wèn)題，還成立了全國(guó)性的攻關(guān)組，組長(zhǎng)是我國(guó)氣動(dòng)權(quán)威、航天老專家莊逢甘，吸收國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)共同參與，出謀劃策。
除了設(shè)計(jì)，柵格翼最主要的難點(diǎn)還在工藝上。
柵格翼的翼片材料很薄，焊縫加起來(lái)長(zhǎng)達(dá)150多米，它們交叉焊接組成方格，加工難度很大。焊縫數(shù)量多，每個(gè)方格又很小，焊接時(shí)手伸進(jìn)去都難，加上熱脹冷縮，極易產(chǎn)生變形或造成超差。因而傳統(tǒng)手工氬弧焊已經(jīng)不適用柵格翼的焊接，而必須采用直流氦弧自動(dòng)焊的方法。對(duì)這個(gè)在國(guó)內(nèi)航空、機(jī)械部門的權(quán)威和廠家都感到棘手的難題面前，承擔(dān)焊接任務(wù)的火箭總裝廠，成立了由孫忠紹帶領(lǐng)、有工藝人員和工人參加的攻關(guān)組。他們?cè)谶M(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)、摸索之后，終于在1996年突破了自動(dòng)焊接工藝關(guān)鍵，并成功地焊接成型了1：1柵格翼試驗(yàn)件，達(dá)到國(guó)外同級(jí)水平。柵格翼焊接工藝攻關(guān)由此被載入史冊(cè)。
歷時(shí)近一年半的時(shí)間，柵格翼技術(shù)難關(guān)終于被攻克下來(lái)。
