進(jìn)入一家火箭公司之前,，你需要知道一些注意事項(xiàng)：這里是中國國家二級涉密單位，不能拍照,，也禁止與工程師們交談,。這里無時無刻不在提醒你進(jìn)入一家涉密單位。在電梯間貼著“國家秘密受法律保護(hù)”,、“維護(hù)國家安全和利益”的海報(bào),。配合這種海報(bào)的是解放軍儀仗隊(duì)和萬里長城的圖片。

公司門口張貼出國家主席習(xí)近平的標(biāo)語：“星空浩瀚無比,，探索永無止境”,。這是他在2016年6月會見探月工程嫦娥四號任務(wù)參研參試人員代表時做出的表態(tài)。這被認(rèn)為是中國最高領(lǐng)導(dǎo)人對航天事業(yè)給予的厚望,。

但唯一不同的是,，這里是一家中國民營火箭公司。

36歲的張昌武創(chuàng)立了藍(lán)箭航天,。這家公司成立于2015年6月,，是中國唯一一家具備液體燃料運(yùn)載火箭研發(fā)能力的民營企業(yè)，從2015年中國商業(yè)航天政策破冰,，藍(lán)箭成立到現(xiàn)在為止將近五年時間,。

在過去的五年，張昌武認(rèn)為藍(lán)箭做了三件事：首先通過藍(lán)箭在這個領(lǐng)域的探索,，摸出了一條道路,，并且指明了方向，中國民營火箭這條路是通的,，無論是研制還是配套的業(yè)務(wù)鏈條,。

尤其是2018年藍(lán)箭組織發(fā)射了首枚民營運(yùn)載火箭：朱雀一號。雖然發(fā)射在最后一個環(huán)節(jié)失利,，但藍(lán)箭是國內(nèi)第一家拿到中國民營運(yùn)載火箭發(fā)射許可證的公司,，也是最早取得行業(yè)全部準(zhǔn)入資質(zhì)的民營火箭企業(yè)，并且將能力鏈條,、供應(yīng)鏈條,、體系鏈條以及發(fā)射鏈條四個鏈條全部打通的企業(yè)。

商業(yè)航天領(lǐng)域在2015年破冰,，自此商業(yè)航天力量得到了迅猛發(fā)展,。但在整個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，火箭研發(fā)制造賽道上的參賽者其實(shí)并不多,，因?yàn)檫@個賽道的技術(shù)門檻很高,。

朱雀

2018年10月27日16點(diǎn)00分，藍(lán)箭航天“朱雀一號”運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,。飛行全過程中,，“朱雀一號”最大飛行高度337千米，最快速度6,300米/秒,。

遺憾的是,，在升空402秒后，三級出現(xiàn)異常,，搭載的未來號未能按照預(yù)定計(jì)劃入軌,。

經(jīng)數(shù)據(jù)判讀，火箭點(diǎn)火,、起飛正常,，一級飛行正常,，一二級分離正常，二級飛行正常,，二三級分離正常,，整流罩分離正常，三級滑行段飛行正常,，三級主發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后火箭飛行正常,。

三級工作約37秒（對應(yīng)總飛行時間402秒）后，主發(fā)動機(jī)工作正常,，但姿態(tài)控制力異常,、推進(jìn)劑提前耗盡。經(jīng)初步分析,，懷疑末修姿控動力系統(tǒng)某推力室輸送管損壞導(dǎo)致控制力下降和推進(jìn)劑泄漏,。

張昌武并不認(rèn)為這是一次失敗。相反,，他認(rèn)為,，作為中國民營運(yùn)載火箭首發(fā)，這樣的結(jié)果已經(jīng)不容易,，此次發(fā)射已經(jīng)達(dá)到了關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證的目標(biāo),。同時，從設(shè)計(jì)目標(biāo)來看,，“朱雀·南太湖號”只要豎在發(fā)射場,，就已經(jīng)是一種重大勝利?！霸谶@背后,，我們做了一系列重大工作，完成了包括與行業(yè)內(nèi)監(jiān)管部門一起推動民營航天的準(zhǔn)入制度,、許可申請,、簡化發(fā)射流程等，這已經(jīng)具有里程碑意義,?！?/p>

商業(yè)航天最為關(guān)鍵的技術(shù)之一，就是航天發(fā)動機(jī)技術(shù),，這是火箭,、空天飛行器的主要動力系統(tǒng)。以液體發(fā)動機(jī)為例,，當(dāng)前最前沿的技術(shù)是探索研制液氧甲烷發(fā)動機(jī),。隨著SpaceX公司的獵鷹9號火箭的第一級重復(fù)使用技術(shù)的成功實(shí)現(xiàn)，液體火箭發(fā)動機(jī)的單次任務(wù)可多次啟動和可在多次任務(wù)中使用的性能成為了工程師追求的目標(biāo)。

相較于當(dāng)前主流的液氧煤油和液氫液氧兩個組合,，液氧甲烷具有冷卻能力強(qiáng),、比沖高（考驗(yàn)燃料性能指標(biāo)之一，比沖越高油耗越少）,、不易結(jié)焦等優(yōu)點(diǎn),，同時單位質(zhì)量燃料的成本只有煤油的1/3和液氫的1/30。這種特性使得液氧甲烷成為推動火箭,、空天飛行器低成本、可重復(fù)使用的最理想組合,。有公開消息顯示,，國家隊(duì)航天科技曾經(jīng)在2016年成功完成液氧甲烷發(fā)動機(jī)項(xiàng)目的研究。

現(xiàn)在使用液氧甲烷火箭發(fā)動機(jī)的有美國SpaceX的猛禽下一代液氧甲烷發(fā)動機(jī),、美國藍(lán)色起源公司的BE-4液氧甲烷發(fā)動機(jī),、中國藍(lán)箭的天鵲液氧甲烷發(fā)動機(jī)。

天鵲

“天鵲”（TQ-12）是一臺80噸液氧甲烷發(fā)動機(jī),，這是藍(lán)箭的核心競爭力,。雖然發(fā)動機(jī)只是火箭的一個部分，但想把它成功的組裝在一起可不是一件容易的事,。這需要總裝設(shè)計(jì)師,、工藝設(shè)計(jì)師、裝配人員通力合作,。

作為一位合格的發(fā)動機(jī)總裝設(shè)計(jì)師，需要了解火箭總體對發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)要求，同時也要深刻理解發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和各組合件的工作原理及結(jié)構(gòu)特殊性需求,，熟練掌握并運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),、仿真計(jì)算、材料工藝,、制造裝配等知識和工具,。從初始的構(gòu)想到最終的產(chǎn)品，要經(jīng)歷多次的設(shè)計(jì),、計(jì)算,、溝通、協(xié)調(diào),、驗(yàn)證,、改進(jìn)過程，反復(fù)迭代,，達(dá)到性能,、質(zhì)量、成本和可靠性的完美平衡,。

發(fā)動機(jī)需要為火箭提供推力矢量,，技術(shù)方案可以采用泵前搖擺和泵后搖擺,。傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)采用泵前搖擺方案，造成轉(zhuǎn)動慣量增加,、重心偏移和各種作用力,，給伺服機(jī)構(gòu)帶來額外的載荷，增加了火箭控制的難度和成本,。而泵后搖擺方案,，則能很好地解決這些問題，但技術(shù)難度更大,，藍(lán)箭航天的“天鵲”發(fā)動機(jī)已經(jīng)突破相關(guān)技術(shù),，采用了先進(jìn)的泵后搖擺。

同時,，“天鵲”發(fā)動機(jī)還大量采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路,。傳統(tǒng)的液體火箭發(fā)動機(jī)裝配和拆卸基本以零組件為單位，裝配工藝復(fù)雜,、裝配周期長,、使用維護(hù)不便，不利于批量生產(chǎn)和維修更換,，也不利于發(fā)動機(jī)的通用擴(kuò)展,。

通過創(chuàng)新的模塊化設(shè)計(jì)思路，“天鵲”發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)了各種不同的功能模塊,，各個模塊可并行裝配,、互換互用，輔以先進(jìn)的數(shù)字化設(shè)計(jì),、裝配和制造技術(shù),，可大幅度提升裝配質(zhì)量、縮短裝配周期,。在此基礎(chǔ)上,，再配備智能化裝配、測試設(shè)備,，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)模式,，為未來發(fā)動機(jī)的大批量生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

同時,，“天鵲”發(fā)動機(jī)的通用性和擴(kuò)展性也得到了很大的提高,。通過對基礎(chǔ)型發(fā)動機(jī)模塊的變化組合，可形成各種不同推力和搖擺方式的并聯(lián)發(fā)動機(jī),，適應(yīng)各類型火箭的需求,。發(fā)動機(jī)的絕大多數(shù)核心部件將實(shí)現(xiàn)通用，可大批量生產(chǎn)并充分考核，以大幅度降低發(fā)動機(jī)制造成本,、提高可靠性,。

設(shè)計(jì)思路搞定后，就是和裝配的銜接問題,，雖說“天鵲”發(fā)動機(jī)采用的是模塊化的工藝設(shè)計(jì),，但總裝設(shè)計(jì)師們面對的可不僅僅是已經(jīng)交付好的單機(jī)模塊拼接問題，而是要把發(fā)動機(jī)包括推力室,、渦輪泵,、閥門、總裝部件及管路,、調(diào)節(jié)元件等上千個零部組件的空間相對位置精細(xì)的考慮清楚,，并落實(shí)成圖紙。

這些圖紙將會成為后續(xù)工藝人員和工人裝配的依據(jù),。但再精細(xì)的圖紙，也不可能避免出現(xiàn)問題,，零件的空間位置關(guān)系是否到位,，極有可能要到總裝階段才能驗(yàn)證。

“天鵲”發(fā)動機(jī)在設(shè)計(jì)過程中,，采用了全三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來搞定圖紙的問題,，但圖紙并不是萬能的，就像你極其順利地拆了一個鬧鐘,，卻無論如何都無法把它按照原樣安裝回去,，甚至?xí)l(fā)現(xiàn)多了幾個零件而不知道是哪里的；即便安上了,，可能也會發(fā)現(xiàn)鬧鐘總是不如原來的好用,。這就是裝配時出了問題。一個小小的鬧鐘尚且如此,，火箭發(fā)動機(jī)這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)就更不用說了,。

任何一個火箭研制單位，都不敢忽視總裝環(huán)節(jié),，特別是發(fā)動機(jī)的裝配質(zhì)量,，直接影響著火箭發(fā)射的成敗。這是有血淚史的,。

1999年11月15日,，一枚日本H2型火箭發(fā)射升空后嚴(yán)重偏離軌道，在無法挽救的情況下,，地面控制中心通過遙控將其引爆,。這次失敗是由于第一級發(fā)動機(jī)內(nèi)部的配管破裂，導(dǎo)致氣體泄漏，使發(fā)動機(jī)停止工作的,。

類似的事例有很多,。可以說,，當(dāng)所有生產(chǎn)過程走到最后一步,，所有零件都集合到一起的時候，裝配工人的雙手,，就是決定火箭發(fā)動機(jī)質(zhì)量的最后一步,。

掌握發(fā)動機(jī)“命脈”的人

發(fā)動機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，特別是發(fā)動機(jī)上形狀各異的導(dǎo)管,，是整個裝配的難點(diǎn),。如果發(fā)動機(jī)被稱為火箭的心臟，那么導(dǎo)管就是心臟上的血管,，為發(fā)動機(jī)隨時輸送血液,。

任何一根管子的泄漏或破裂都會對火箭造成重大影響甚至導(dǎo)致整個發(fā)射的失敗。所以,，從某種程度上來說,，負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)總裝的工程師們，是名副其實(shí)的掌握了發(fā)動機(jī)“命脈”的人,。藍(lán)箭航天智能制造基地發(fā)動機(jī)生產(chǎn)部工程師彭武龍覺得,，為發(fā)動機(jī)安裝導(dǎo)管無異于給心臟做了一次外科手術(shù)。

由于火箭總體對發(fā)動機(jī)空間有極其嚴(yán)格的限制,，這些管路不能像樹枝一樣隨意生長,，而是必須依照總體要求，彎曲成不同的形狀,，這樣才能保證在飛行過程中,，不與火箭的其他結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞。

但是,，發(fā)動機(jī)上的管路,，絕大多數(shù)是金屬硬管而不是軟管，在裝配環(huán)節(jié),，工人必須通過導(dǎo)管的銼修,，讓這些硬管精準(zhǔn)的連在一起，并且嚴(yán)絲合縫,。

傳統(tǒng)的導(dǎo)管裝配,，一般首先要進(jìn)行比試，也就是工人拿著導(dǎo)管到需要裝配的位置比量一下,，別小看這個步驟,，一般人還真做不好它,。導(dǎo)管和接口的軸心是否一致，導(dǎo)管的空間位置和間隙是否符合要求,，在哪里鋸切才能保證導(dǎo)管長度合適,，正好匹配導(dǎo)管兩端的接口……

如果不合適，那么就要重新進(jìn)行導(dǎo)管的校正,，沒有多年的工作經(jīng)驗(yàn),，是沒辦法迅速判斷出來的。只有比試合格,，裝配工才敢對導(dǎo)管進(jìn)行截取和切割,，也才能開始后續(xù)的對接、焊接工作,。

由于每個裝配工的操作經(jīng)驗(yàn)和空間思維想象力的差異,，在實(shí)際工作中，銼修導(dǎo)管的效率和銼修質(zhì)量差異很大,。

隨著技術(shù)的發(fā)展,，數(shù)字化制造技術(shù)在發(fā)動機(jī)導(dǎo)管彎管工序得到應(yīng)用，相比手工彎管,，數(shù)字化制造的導(dǎo)管是按模型生產(chǎn)的,，也就是都是一個模子里出來的，彎曲程度八九不離十,，對導(dǎo)管銼修或校形要求更低。有利于后續(xù)裝配工作,。而且,，省去了取樣比試的過程，可以縮短裝配周期,。

但盡管有數(shù)字化技術(shù)做支撐,，導(dǎo)管的裝配依然是整個火箭發(fā)動機(jī)裝配中的最大難題之一，特別是一個新型號的發(fā)動機(jī),，在全無經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,，研制人員需要做出比成熟發(fā)動機(jī)更為艱難的探索，才能形成一套合適的裝配流程,。

一個都不能“多”

多余物是一個很有意思的名字,，它并不是專指某一種東西的，而是一個相對的概念,。一件產(chǎn)品,，除了圖紙中規(guī)定的它需要有的零部件，任何東西出現(xiàn)在產(chǎn)品中都屬于多余物,。小到頭發(fā)絲,，加工時出現(xiàn)的毛刺,，大到錘子、扳手,、服裝……

很多時候,，多余物不是故意放進(jìn)去的，完全是因?yàn)榇中拇笠饣蛘呤菑仡^徹尾的意外,，甚至,，對于火箭發(fā)動機(jī)進(jìn)行檢測和吹除等非裝配工序，都有可能產(chǎn)生多余物,。多余物,，可以說是航天工程師們的“死敵”。歷史上慘痛的教訓(xùn),，已然讓所有人都變得神經(jīng)緊張,。

1965年，美國“大力神”2型火箭由于在氧化劑進(jìn)口處存在一個塑料螺帽而導(dǎo)致火箭在點(diǎn)火后未能起飛,。1980年和1990年,，歐洲空間局的阿麗亞娜火箭分別由于零部件商標(biāo)和擦拭布不慎遺留在發(fā)動機(jī)內(nèi)，堵塞燃燒室噴嘴和水循環(huán)系統(tǒng)管道,，導(dǎo)致星箭俱毀,。1991年，因一碎片堵塞發(fā)動機(jī)管道,，致使日本BS-2H通信衛(wèi)星在高空爆炸,。俄羅斯分別在1999年、2002年,、2006年,、2007年、2011年和2012年由于金屬碎片被吸入渦輪泵,、金屬碎片堵塞推進(jìn)器液壓泵,、堵塞燃料輸送管路等原因?qū)е隆百|(zhì)子號”和“聯(lián)盟號”兩個系列的運(yùn)載火箭發(fā)生6次航天事故。

應(yīng)對多余物的辦法之一,，是加強(qiáng)現(xiàn)場管理,。為此，各大火箭生產(chǎn)單位對裝配過程提出了各種各樣的要求,，比如,，工人要穿定制工服、戴帽子,，防止頭發(fā)掉落,，也防止雜物和灰塵；每天對使用的工具都要進(jìn)行點(diǎn)數(shù),；螺釘,，用多少發(fā)多少,，甚至有專門的盒子，按照大小專門放螺釘,。女工程師不準(zhǔn)化妝,，一切首飾都不準(zhǔn)戴；甚至,，藍(lán)箭曾經(jīng)有過為了防止頭發(fā)絲,，車間全體剃光頭的故事。

總裝對于藍(lán)箭航天來說極具重要意義,，既是研制計(jì)劃的一次堅(jiān)實(shí)進(jìn)步,，同時也是商業(yè)航天公司在新的量級上實(shí)踐了一臺新型發(fā)動機(jī)的研制總裝流程。從裝配完成這一刻起,，“天鵲”發(fā)動機(jī)將陸續(xù)迎接考驗(yàn),，此前的一切成果，都會在這里得到證明,。

按照張昌武的計(jì)劃,，2021年藍(lán)箭航天將有可能將貨物送到月球。人類會因?yàn)檫@家中國公司而變得不同嗎,？可能只有時間會給出答案,。（財(cái)富中文網(wǎng)）