时间:1998年4月8日,星期三
地点:北京,载人航天工程总体部,振动试验室
张老总站在三层楼高的振动试验台前,脸色铁青。试验台上固定着神舟飞船逃逸塔的1:1模型——那是在发射出现险情时,能带着返回舱瞬间逃离火箭的“最后救命设备”。
就在五分钟前,第三次全系统振动试验中,当频率扫到42赫兹时,逃逸塔与返回舱的连接结构处,发出了刺耳的金属摩擦声。
试验紧急停止。检查发现:四个主连接销中的两个,出现了肉眼可见的微裂纹。
“谁设计的这个连接结构?”张老总的声音压着火。
“是我们所的王工团队……”一个年轻工程师小声说。
“叫他来。还有,把弗拉基米尔同志也请来。”
“弗拉基米尔同志,您看看这个。”张老总指着裂纹处,“42赫兹,刚好是逃逸发动机点火时的预估振动频率。如果这个连接在真实逃逸中失效……”
“飞船和航天员就完了。”弗拉基米尔接话,语气平静得可怕。
他蹲下身,用放大镜仔细察看裂纹的走向,然后站起身,看向振动数据图谱。看了足足三分钟。
“王工程师,”他忽然用生硬的中文问,“你在设计时,考虑过‘激波诱导振动’吗?”
王工愣住了:“激波?我考虑了发动机喷流的冲击力,但是……”
“不是喷流冲击。”弗拉基米尔摇头,“是激波与结构固有频率的耦合。当逃逸发动机在超音速气流中点火时,会产生一道斜激波。这道激波打在逃逸塔结构上,如果频率刚好匹配……”
他在白板上快速画出示意图:“看,激波在这里反射,在这里叠加,形成一个42赫兹左右的压力振荡。这个振荡,和你设计的连接结构的固有频率——我猜是43赫兹?——几乎重合。”
王工的脸色变了。。但是激波数据……”
“我们没有激波数据。”张老总沉声道,“国内没有做过这种极端条件下的测试。”
“但苏联做过。”弗拉基米尔放下笔,“1975年4月5日,‘联盟-18a’发射失败。”
试验室里所有人都看向他。这个日期,这个代号,带着历史的重量。
“那次发射,火箭第三级故障,逃逸系统成功激活。”弗拉基米尔的声音象在讲述别人的故事,但他握笔的手在微微发抖,“两名航天员——拉扎列夫和马卡罗夫——活了下来。但返回舱着陆过载达到21个g,远远超过设计极限。两人脊柱受伤,马卡罗夫后来终身背痛。”
他顿了顿:“事故调查持续了三年。最后发现,不是逃逸塔设计有问题,是逃逸发动机的点火时序有问题。它在某个特定的空气动力学状态下点火,产生的激波与返回舱结构发生了共振,放大了过载。”
弗拉基米尔指向逃逸塔模型:“你们的设计比‘联盟’号先进,材料更好,结构更轻。但你们遇到了和我们当年一样的问题——在地面试验中,无法完全仿真高空高速下的真实气动环境。”
“那怎么办?”王工的声音干涩。
“两个方案。”弗拉基米尔竖起两根手指,“第一,加强连接结构,提高固有频率到50赫兹以上,避开激波频率范围。但这会增加重量,而且——如果实际激波频率变了呢?”
“第二呢?”
“改变逃逸发动机的点火时序。”弗拉基米尔说,“让它在不同的姿态角、不同的速度下点火,产生的激波频率就会改变。只要错开42-45赫兹这个危险区间,连接结构现在的强度就足够了。”
张老总思考着:“改时序……需要重新设计控制系统。”
“是的。”弗拉基米尔点头,“但这比改结构更根本。因为你们未来还会设计新的飞船、新的逃逸系统。掌握了‘激波-结构耦合’的规律,就能在设计阶段避免它,而不是在试验中才发现。”
他看向王工:“王工程师,你愿意和我一起重新计算吗?用苏联当年的数据和你们的新数据。这不是否定你的设计,是让它在真实世界中更可靠。”
王工看着那些裂纹,又看看自己三年的计算手稿,最后重重点头:“我愿意。”
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同一时间,集团总部小会议室
李振华、陈向东、周明,还有几位火箭系统的总师,正在看墙上的一张图——那是“天宫空间站内核舱”。
“问题就在这里。”。长二捆(cz-2e)改,能到12吨。”
他摇摇头:“要么减重,要么分两次发射,在轨对接。”
“减重空间还有多少?”李振华问。
周明调出设计报告:“生命保障系统已经优化了三轮,减了300公斤。结构材料用了新型复合材料,减了500公斤。还能减的……只有科学载荷了。”
“科学载荷不能减。”陈向东说,“空间站如果没有足够的实验能力,就失去了意义。”
会议室陷入沉默。
这时,门开了,叶菲莫夫走进来——他是被临时从燃烧实验室叫来的。
“李总,您找我?”
“叶老