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崔国良:再筑长城箭倚天

归档日期:06-18       文本归类:固体推进剂      文章编辑:爱尚语录

  在建国60周年的阅兵式上,我国的新型固体战略导弹亮相,崔国良在他亲手打造的成果前留下了珍贵的纪念。崔国良把一生献给了祖国的国防建设事业,他是我国固体燃料发动机事业创业、创新群体的杰出代表。

  固体火箭推进剂与发动机专家。1956年毕业于北京理工大学,1961年获莫斯科门捷列夫化工学院副博士学位。曾任中国航天科技集团科技委研究员、副主任,中国宇航学会副理事长、中国复合材料学会常务理事。研制成功多种固体推进剂,广泛用于战略、战术和宇航发动机。曾获国家科学技术进步奖特等奖、二等奖和省部级科学技术进步奖一等奖、二等奖等多项奖励。1999年当选为中国工程院院士。

  1931年7月7日,崔国良出生在河北省阳原县一个没落地主家庭。1938年夏季,崔国良进入县城东街的城关小学校读书。在日伪统治下,学校每天早上先举行“东方遥拜”仪式,学生要面东行九十度的鞠躬礼,向日本天皇敬礼祝福。幼年崔国良接受的人生第一课就尝到了当亡国奴的滋味。

  1944年春季,多年卧病的母亲在饥寒交迫中去世。次年春天,父亲为不满14岁的崔国良找到了一个当学徒的差事。然而,现实生活让崔国良认识到:“在旧社会,学徒就是当奴仆,每天只是烧火做饭,端茶倒水,侍候店主,根本谈不上习技学艺。”1946年11月的一天,崔国良听说曾被日军封闭的察哈尔省立张家口中学复校,正在面向社会招收初、高中学生。他毫不犹豫地投考,被录取插入初中二年级上学。

  1948年夏季,在经过仅仅三个完整学期的学习后,崔国良从张家口中学初中毕业并顺利考入北平市立第三中学校读高中。1951年夏季,高中毕业的崔国良迎来了新中国第一次高等院校全国统一招生考试。听说华北大学工学院是一所不用交学费的新型大学,直属重工业部,大学毕业后由国家统一分配就业,于是,他毫不犹豫地在第一志愿栏里填写上“华北大学工学院”。

  经过激烈角逐,崔国良被华北大学工学院(1952年更名为北京工业学院)化学工程系火药专业录取,这是个培养军工工程师的保密专业。在大学期间,除了学习基础课、专业课外,通过时事教育,崔国良了解到新中国面临的严峻形势,懂得了自己肩负的使命,逐渐树立起为祖国的国防建设奋斗的人生目标,并先后加入了新民主主义青年团和。

  1956年,在大学毕业前夕,崔国良被学校推荐为公派赴苏联留学人选。他在填写留学志愿时写道:最好是学习国防工业,1957年,在完成将近一年的留苏培训后,出国前的崔国良见到了成立还不满一年的我国第一个导弹研究机构国防部第五研究院推进剂研究室主任李乃暨,确定由五院派往苏联学习,选择固体推进剂专业。

  1957年11月,崔国良肩负着祖国重托,来到莫斯科门捷列夫化工学院化学工程系攻读火药专业研究生。其间,他亲耳聆听了毛主席对中国留学生的著名演讲,受到极大鼓舞。

  门捷列夫化工学院化学工程系主任巴卡耶夫教授是苏联火药方面的权威,他主持的研究室通过硝化棉吸收硝化甘油的办法,将这两种敏感度都很高的炸药感度降下来,使这种均质双基推进剂通过压注工艺像通心粉、压面条一样成批地压制出来。在苏联卫国战争中发挥了巨大作用的喀秋莎,就是这种双基推进剂炮药,巴卡耶夫也因此被称为“喀秋莎之父”。

  崔国良是巴卡耶夫教研室火药专业空前绝后接纳的唯一外国研究生。他重点研究影响硝化纤维吸收性能的主要因素有哪些。通过大量的实验,他发现任何的结构对于硝化纤维吸收硝化甘油的能力和做成火药的燃烧速度都影响很大,纤维的紧密度越小,火药的燃烧速度也越小。此外,在硝化纤维生产过程中的条件对硝化纤维的结构及它对硝化甘油吸收能力的影响也是很大的。

  尽管崔国良十分罕见地进入了苏联的保密教研室学习,但仍然受到很多限制,例如,他只能进行双基药燃烧性能方面的基础研究,却不能到苏联军事装备核心的研究所去做论文。但苏联强调基础知识以及科学的实验和检测方法,都使崔国良获益匪浅。

  1961年5月,门捷列夫化工学院校报刊登了崔国良的论文《影响硝化纤维吸收性能的主要因素》获得学术委员会通过,并取得副博士学位的消息。

  1961年6月,崔国良回到了祖国。他与同在门捷列夫化工学院炸药专业学习、获得副博士学位的同学刘宝芬办理了简单的婚礼后,顾不得把家安顿好就匆匆到国防部五院报到,来到设在四川泸州的发动机过程研究所推进剂研究室,成为国防科技战线月,周恩来主持会议,听取了刚回国不久的火箭专家钱学森关于在我国发展导弹技术的规划设想。党中央果断作出发展导弹技术这个国防科学技术重要主攻方向的决策。当年10月,国防部第五研究院成立,第十研究室就是推进剂研究室,固体推进剂被列入研究课题。

  1961年9月,崔国良加入这支队伍时,固体推进剂的研究正在艰难起步。他研究推进剂的燃烧性能,掌握了高氯酸铵、铝粉及催化剂对燃速影响的规律。1962年2月,他凭借记忆结合自己在门捷列夫化工学院学习期间的研究成果,用回忆录的形式将固体推进剂的类型、基础配方、配方组分中各成分的作用、工艺、检测方法和推进剂物理稳定性的研究等整理成文字,供所内研究参考并与中科院化学物理所进行交流。

  1962年5月18日,钱学森在五院党委常委扩大会上传达的指示:美、苏的许多导弹都逐渐转向用固体发动机,这是导弹发展的必然趋势,因此一定要下决心搞固体导弹。不久,崔国良被确定为固体火箭专业发展规划小组成员,在钱学森的指导下,通过查阅国外文献资料及调研,提出型号发展的规划建议。

  1963年9月,崔国良被国防部五院任命为固体发动机研究所推进剂研究室副主任。此时固体发动机的研制正被药柱裂纹和不稳定燃烧问题所困扰。

  药柱裂纹会导致发动机点火后药柱燃面失控而发生爆燃事故。经过分析,人们认识到药柱在发动机中要经受特殊的加载作用,这使得对药柱的力学性能不仅要求一定的强度,而且要求一定的延伸率。崔国良成功研究出提高伸长率的配方,初步解决了药柱裂纹问题。

  解决发动机工作不稳定燃烧问题最初确定了三条技术途径,在配方中添加铝粉试验是途径之一。1965年2月,崔国良担任了配方研究室主任。他很快组织起含铝推进剂配方的研究,当年8月在发动机装药扩大试验中连获成功。这个配方不仅彻底清除了发动机不稳定燃烧问题,而且在我国开辟了固体复合推进剂研究的新途径,从此以后的各个复合推进剂系列配方都采用铝粉作为主要组分之一。

  1965年,在不分昼夜的工作中,崔国良从军人转变为新组建的第七机械工业部的科技干部。9月,他接到了转战内蒙古的新命令。原来,由于泸州地区气候潮湿,固体推进剂很难固化,给研制工作造成了严重困难。经上级批准,固体发动机新的研制基地选在了内蒙古呼和浩特市郊区。

  当崔国良和全国固体火箭发动机的精英们集中到内蒙古基地时,他们顾不上叫苦,放下背包立即开始安装实验设备,准备生产。根据上级下达的任务,固体燃料火箭发动机技术开始向实用型发动机发展,而第一个任务就是研制我国第一枚运载火箭“长征一号”第三级的固体燃料发动机。

  与ф300mm标准试验发动机相比,实用型发动机需要突破的最大难关是“大型装药”。 “长征一号”第三级固体燃料发动机为ф770mm,全长约4米,装药量1.8吨,要在600公里高空点火,在每分钟180次旋转条件下工作。这些苛刻的条件使固体推进剂研制中出现了未曾认识到的新问题。当试验装药量超过ф654 mm后,药柱再度出现裂纹。崔国良带领攻关小组通过在推进剂配方中添加适当品种和数量的固化剂和交联剂,改变药柱高分子网络结构,改善了推进剂的力学性能,使它具有满意的伸长率,满足了大型浇注的、高装填分数(药柱体所占发动机壳体溶剂的百分比)要求,从根本上解决了药柱裂纹问题,在1966年下半年的两次ф770mm发动机装药、试车中均获圆满成功。不料,1968年1月,在一台发动机进行立式旋转试车时,工作了30多秒的发动机满身喷火飞出了试车台。

  事后分析发现,由于发动机在旋转状态下工作,在其头部沉积了燃烧产生的过多氧化铝,导致头部过热而被烧穿,燃气随之向下喷射,把发动机推出了试车台。为解决氧化铝沉积量过高问题,崔国良调整了推进剂配方中的铝粉粒度和含量,又与总体部门协调略降低了发动机旋转速度。

  1970年4月24日,“长征一号”运载火箭将“东方红一号”卫星送入太空,运载火箭第三级固体燃料发动机完成了末级助推任务,为我国第一次航天活动立了功。

  1978年7月,崔国良从中能固体推进剂研究所(代号46所)所长的岗位上调任内蒙古七机局副局长兼总工程师和“巨浪一号”两级固体燃料火箭的副总设计师。

  “巨浪一号”两级固体燃料火箭是1967年国防科委下达的我国第一个两极固体燃料火箭的型号研制任务,这在当时条件下是很困难的。问题在于没有技术储备,发动机的许多单项技术尚未过关,甚至尚未开展研究工作,许多原材料要同发动机同步研制,发动机对这些材料几乎都有特殊性能要求。

  根据模样阶段、初样阶段、试样阶段、正样阶段、定型阶段的航天产品研制程序,时任四院副院长、总工程师杨南生,顶住“”的混乱局面,领导科研人员克服了新材料、新推进剂和推进剂大型装药与壳体脱粘、密封、壳体结构强度等技术难关,到1978年初第一级发动机通过全程试验,5月结束了初样研制。此时杨南生转战三线,已经离开了内蒙古基地。

  崔国良的任务是接替杨南生指挥完成两级固体燃料发动机的试样和正样研制,使发动机达到火箭总体设计要求。

  从初样阶段开始,试验站经常听到发动机爆炸和穿火的巨大声响,尤其是一级发动机,从头部烧蚀、筒体穿火,到尾部喷管飞出,每一发试车失败的故障点都不一样。每次试验失败,都要从半米高的草丛中,一件件找出飞得四散的金属和非金属残骸,分析穿火点或爆炸点,找出故障原因。试验一次次失败,技术状态一次次更改,由于没有外国经验可借鉴,预先研究成果少,很多未知的技术关键没有攻克,研制中暴露出的问题多得如同按下葫芦浮起瓢。崔国良让调度室每天写一份研制快报,当晚送到他手中,第二天他就召开会议或直接到生产车间、实验室、试车台现场解决问题。有人形象地说:“崔总简直就像一个大调度。”七机部科研局的钱维崧局长很有感触地说:“我们抓巨浪一号是从螺钉螺帽抓起。”

  “巨浪一号”一级固体发动机有四个摆动喷管与后盖形成组合体,然后再装配在燃烧室后开口上,对直径1.2米后盖的密封设计要求在发动机工作热涨变形时,保证密封效果绝对可靠,否则就会因穿火导致失败。崔国良主持对密封结构进行了多次改进和点火试验后,可靠的密封结构基本确定。

  1980年7月,固体发动机最关键的地面试车就要进行了,这次试车如果成功就可以按此技术状态研制生产,按计划配套交付飞行试验的两级发动机,保证“巨浪一号”火箭的研制进度。国防科工委和七机部的领导都非常关注这次试验。

  在试验准备的3天里,崔国良每天盯在现场,随时解决问题。当发动机点火的那一刻,一条巨大的火龙伴随着惊天动地的轰鸣从试车台喷出,顺着100米的导流槽向空中弥漫开去。此时,短短的61秒显得那么漫长,崔国良两眼紧紧盯着示波器上的推力曲线一动不动试车成功了,崔国良一步一瘸地从测试室向试车台跑去。他仔细察看还在冒出浓烈呛人气味的发动机,像对待自己孩子一样抚摸着发动机壳体,兴奋地说:“绝热效果很好。”

  终于可以按计划配套交付飞行试验的两级发动机了,崔国良长长地出了一口气。按照往日的习惯,他工作一天后,总要在回家的车上闭目小憩,可是今天他不停地跟同车的钱维崧局长讲发动机技术上的问题和处理方案。车到家门口了,他推开车门头一歪就站不起来了。人们立刻把他送到内蒙古军区253医院紧急抢救经过一天一夜的昏迷,崔国良睁开眼睛第一句话就问:“发动机内弹道曲线日,在中国北部海域,随着海军试验潜艇艇长的一声“发射”口令,“巨浪一号”火箭瞬时被强大的燃气压力推动,越出碧海、直刺蓝天、向着预定目标飞去。

  我国第一枚潜射固体燃料火箭诞生了!这标志着中国成为世界上第四个拥有水下发射核战略导弹的国家。

  上世纪60年代开始,美、英、法等发达国家相继开始研究高能固体推进剂,形成了高能推进剂研制热潮。1984年4月,国防科工委(原国防科委)成立火箭发动机与固体推进剂技术专业组,崔国良担任了固体推进剂专业组组长。次年5月,他调任航天工业部(原七机部)科技委常委、秘书长。在更加广阔的视野里,崔国良把目光聚焦到我国战略武器发展的宏观规划。1985年,崔国良的夫人刘宝芬撰写了系统介绍NEPE推进剂的研究报告,这启发了崔国良对在我国发展高能推进剂的思路。

  NEPE型推进剂是美国于上世纪70年代后期研制成功的。NEPE是英文Nitrate Ester Plasticized Polyether的缩写, 它以硝酸酯为增塑剂,具有能量高、力学性能好的特点。进入80年代以后,NEPE推进剂在美国得到迅速发展,除了用在战略武器MX导弹上,在战术导弹发动机及气体发生器上都有应用。

  1985年7月,崔国良与时任科技委常委钱维崧联名向有关领导递交报告,建议组织力量加快研制NEPE型推进剂,为我国第二代固体发动机提供先进能源。

  经过充分而审慎的论证,1990年6月,在国防科工委固体推进剂专业组会议上,形成了《对我国高能固体推进剂发展建议》。1991年6月17日,国防科工委正式批准成立有航天、兵器、北京理工大学以及中科院、化工部五个系统、多家单位参加的NEPE高能固体推进剂联合攻关组,崔国良担任组长,负责制定总体技术方案和重大技术问题的决策。

  1991年9月,崔国良主持国防科工委第三届固体推进剂专业组和高能固体推进剂联合攻关组联席会议,对NEPE高能固体推进剂攻关的17个课题的方案论证报告进行评审。会上决定,本着“多路探索,适时取舍”的原则,于次年9月对分别由42所、46所和北京理工大学研制的高能推进剂黏合剂系统进行统一考核,以确定第一步攻关的基础。

  高能推进剂的基础配方确定后,又突破了中性聚合物键合剂技术,大幅度提高了推进剂的力学性能;通过燃速调节剂和固体颗粒的合理级配,使推进剂燃速在一定范围可调,使压强指数降低。在这些关键技术攻关中,崔国良都亲临一线参加讨论,甚至下到测试车间去观看测试过程。他对每一份技术评审材料都要反复研读,攻关小组的同志们经常看到他研究技术报告到很晚、很晚。

  科学、严谨、审慎是崔国良对待固体推进剂研制的一贯作风。大胆启用被科学试验证明可行的新技术、新工艺是崔国良的又一特点。1993年,当高能固体推进剂配方攻关取得阶段性成功以后,固体发动机绝热层、衬层(包覆层)的攻关就提到日程上来了。

  由于NEPE高能推进剂组分中含有硝酸酯成分,必须开发出能抗硝酸酯的新型绝热材料。绝热层的作用是保证发动机点火以后,壳体不被推进剂燃烧产生的高温烧穿。根据以往惯例,在绝热层和推进剂之间还有一个阻挡层(也叫衬层),为的是阻挡推进剂中的硝酸酯向绝热层迁移,导致绝热层被分解、失效。但是后来的实验证明,新研制的绝热材料抗硝酸酯的性能甚至超过了阻挡层。面对新的技术突破,是继续沿用传统方案还是让绝热层发挥绝热和阻挡层的双重功效呢?崔国良领导攻关组反复检查绝热材料的实验方法和实验数据,经过周密论证后决定:去掉阻挡层。他对绝热层攻关团队说:如果你们的实验方法得当,实验数据充足,那该去掉的就去掉,绝对不能让多余的东西影响发动机。

  经过七年的不懈攻关,1998年1月,国防科工委批复同意《NEPE高能推进剂全尺寸发动机先期技术演示验证任务书》。6月30日,先期技术演示验证试验发动机试车圆满成功。演示验证鉴定确认:推进剂的能量特征和燃速压强指数达到国际先进水平,使我国成为继美国之后掌握该项技术的国家,此项技术将推动我国新型机动固体洲际导弹的研制进程。

  崔国良是我的老师,也是我的战友,我研究生的毕业论文就得到了他的指导。我进入原国防科工委固体推进剂专业组以后,我们在工作上探讨、合作比较多的是从高能推进剂的攻关开始,这项工作从开始一直到完成经历了好几个阶段,崔国良是总师,他给攻关组所有参与人留下的深刻印象都非常好。崔国良身上充分体现出党培养的老知识分子的优秀品质,在高能推进剂攻关中他做得很优秀的事有几个方面。一是尊重科学。崔国良是联合攻关组长,在确定攻关路线图之前,他在北京和襄樊跟我长谈了两次。他有一句话给我印象深刻:你干什么先搞清楚道理,说清楚为什么要这么干。

  我的意见是:力学解决第一步,燃烧稳定性第二步,能量第三步。他问为什么?我说这是改性双基和复合两类固体推进剂优势的综合,有几个重大技术问题需要精心去解决,而且还得解决到位。第一个难点是增塑剂远高于传统的复合推进剂,如果没有好的力学性能就不能承担稳定燃烧、固化收缩,发动机就会出事儿,而熟悉复合推进剂的人没有碰到过大增塑比的推进剂。第二个难点是高能推进剂用的增塑剂不是普通高分子用的增塑剂,而是含能的、危险性、感度、分解温度都比较容易产生的硝化甘油,在高能推进剂研制过程中的安全防护是个问题。第三个难点是高能推进剂组分中有一种硝胺炸药,它跟硝酸酯混合应用之后使燃烧稳定性变差,也就是说要控制火箭或者导弹的内弹道性能困难。因此,高能推进剂的研制是改性双基与复合推进剂这两个技术的融合创新,但是它的配方、包括它的工艺不是两个技术的叠加,而是完全不一样的新东西。

  最后经过争论、讨论之后统一的基本上就是这个意见。崔国良的口头禅:咱不干不明不白的事,体现他尊重科学而且虚心地去听取意见的风范。

  二是顾全大局。确定攻关路线图后,还有一个技术路线问题。当时有两条技术路线,但是有四家人去干,争来争去最后谁为主体?崔国良坚持一条,不浪费国家的钱,不要重复。他的想法就是:攻关选取优势单位,各自发挥所长,顾全大局。他说:老百姓给我们钱不容易,不能随便浪费呀!

  三是关心下属。那时候总装预研管理中心有一个杨立保参谋,他管理工作做得很细,编制了高能推进剂攻关的工作规则,对每一步骤怎么走都有要求。崔国良说:“立保是个才子呀!他干得很好,不能误人家,该反映的就得反映,得帮人家。他当领导不是让你干完活儿就不管你了,他跟我们不苟言笑,但是该想到、关照你的事他想到了。作为一个攻关项目的总师应该抓什么事、培养什么人、关心什么事他很到位。”

  另外,他提倡处理好攻关过程中知识共享与保护知识产权的关系。他常常强调:攻关要以你为主去解决某个问题,解决以后参与攻关的其他单位也应该有些可以共享的成果。他说你把道理讲清楚就行,细节的知识产权你们自己再发挥。

  崔国良非常关心的是工程上应用得着的技术,他站在战略的高度上,从技术的角度去把握住固体推进剂技术我们干什么、仿什么、向哪些方面发展。他想到的是第一步要掌握外国人的东西;第二步如何有我们自己的东西。从1984年他担任国防科工委固体推进剂专业组组长开始,一直到他生病、不能再主持工作之前,他在把握这个总体方向上一是稳,二是准。

  作为这个行业的元老,崔国良在苏联留学,从双基体系出发,在复合推进剂和改性双基与复合推进剂技术的融合方面作出了突出贡献,大家都很服气

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