【大家】液氧煤油发动机专家张贵田 勇攀世界航天动力的“珠峰”
近日，中国航天科技集团公司六院液氧煤油发动机研制团队在2015年度十大“科技创新人物（团队）”评选活动中，荣获“2015年度科技创新团队”殊荣。
在央视的颁奖典礼现场，六院科技委主任、中国工程院院士张贵田等人代表团队登台领奖。
张贵田院士表示，液氧煤油发动机的研制成功，是几代航天人刻苦攻关，不懈努力的结果，意味着我国在无毒无污染运载火箭领域的关键技术取得重大突破，航天动力进入了绿色环保新时代，推动了我国加快由航天大国迈向航天强国的步伐。
液氧煤油发动机研制团队代表上台领奖 左二是张贵田院士
温馨提示：张贵田院士于第5分钟出场
张院士早期曾接受《卫星与网络》的专访，他的健谈、睿智及对航天事业的热爱让小编印象深刻。台上的荣耀，来自台下多年的付出与坚持。
今天小编就把这篇专访稿件分享于各位。
勇攀世界航天动力的“珠峰”
记我国液体火箭发动机专家张贵田院士
在世界航天领域，液氧煤油高压补燃发动机的推力大、比冲高、燃料资源丰富、经济适用、无毒、无污染，是未来航天发射动力的首选。但由于它技术复杂，燃料稳定性差，一旦点火，就像一匹脱缰的野马，极难控制，因而也让很多航天专家望而却步，被航天技术领域称作航天动力的“珠峰”。此前，只有俄罗斯成熟掌握这项技术。
然而，在中国秦岭的一条山沟里，一群中国的航天人，住着自己打垒的房子，烧着自己砍的柴，挖的煤，吃着自己种的菜，却酝酿着要攻克这一世界性难题。他们在任务中学习，在失败中积累，在艰苦中磨练。当我国改革开放的大潮来临时，他们瞄准国际航天市场，不失时机、抓住机遇，打出18个月拿下“长二捆”等一系列漂亮硬仗。同时，赢得了国家“863”计划项目的支持。在接下来几年问鼎“珠峰”的冲刺中，他们凭着许多年扎实的技术积累，顶着浮躁的社会时风，刻苦钻研，不负众望，获得一个又一个重大技术突破，终于在自己的手中诞生了中国的液氧/煤油高压补燃发动机，所有材料和生产均在国内完成，且对所有技术拥有完全的自主知识产权，使我国名副其实的成为世界上第二个拥有这项技术的国家。这一项目的倡导者和总设计师，就是我国液体火箭发动机专家张贵田。
作为我国知名火箭动力专家，张贵田不仅率先在国内提出并解决了液体火箭发动机不稳定燃料问题，为我国火箭发动机的后续发展奠定了基础，还参加并主持研制成功了我国的多种导弹、火箭发动机，突破了高空点火、双向摇摆、二次启动等诸多重大关键技术，开创了一系列新型航天发动机的研究领域。
记者: 张院士，听说您是很小就参加革命的小通讯员，贫苦出身，从小没有机会接受系统的教育，那么后来是怎样走上航天科技之路的呢？
张院士: 我出生在河北一个普通的农民家庭，家里有姐弟5人。家里靠租种土地过生活，一年收成的一半都交给了地主。冬天的粮食只有红薯，春天就更难了，吃了上顿就没有下顿。好不容易盼到麦子熟了，等不及晒干，我们就把小麦压扁发酵，蒸着吃。又粘又酸，很难吃，但能填饱肚子已经很不错了。
我们家是老解放区，是敌我拉锯的地方，经常会打仗，上学自然上不好。1947年春节刚过，我小学还没有念完，二哥就把我送到冀中区深泽县工作，那是叫参加革命。后来参加天津，解放的接管集训，1949年被派往天津。天津刚解放时，国民党的飞机经常来骚扰，时不时就要钻防空洞；美国的军舰在渤海湾晃悠，大炮口直对着天津。那时我打心里就感到，我们的解放军太苦了，手里没有好武器，我将来有机会一定要学这个，造出好武器。那是我最早萌生出干军工的想法。
到了50年，我有幸被组织选中到新成立的天津工农速成中学学习。那个时候，学校要求同学用三年时间学完正常要六年时间才能学完的课程。我当时担任甲班班长，学得很不错，但是毕业的时候遇到了一个问题：工作还是继续上学？家里父亲是想让我早点工作以养家糊口。但是因为我还揣着干军工、造武器的梦想，就想办法说服了家人，继续上大学。
这时又有个机会来了。天津市教育局的人来学校动员考留苏生，我经过了认真的准备，顺利考入了北京外国语学院留苏预备部。1955年，我正式赴莫斯科航空学院液体火箭发动机专业学习，一学就是五年半（当时苏联学制是五年半）。1960年，我们这批留苏的学生回国实习，但因中苏关系恶化，苏联撤走了专家，国家又急需人才，所以当年回国实习的30名毕业生中有25人都留下了，各专业支配一名学习成绩好的学生继续回校完成毕业设计，我就是其中的一个。到了1961年2月我才毕业，当年的3月8号回国，被分配到国防部第五研究院一分院三部工作，就这样不知不觉走上了航天之路。
记者: 您在苏联留学学的是火机发动机专业，那回国后在我国发动机研究的过程中主要从事哪些工作呢？
张院士： 我的机会挺好的，回国时正处在我国液体火箭发动机继续发展的年代，有幸参加过几个型号发动机初时的设计和研究，这对搞科研技术的人学习、成长来说是一个很不错的机遇。
1990年在办公室
那是苏联从中国撤走了专家，这一撩挑子反倒成为激发我们自主研发的好时机。当时我参加了长征一号一级发动机的研制，这是我国真正意义上自主研发的第一台发动机，我有幸经历了论证、设计及模拟件研制等一系列过程。
刚开始还比较顺利，但后来发动机的关键组件—燃烧室的研制非常不顺。在燃烧室的试验中，燃蚀，爆燃经常出现，有时在一启动就有，可说是在瞬间，不是秒级而是毫秒级，完全没有规律。为解决这一问题，我们多次改进元件，进行了成千上万次的试验分析，但一试问题还是出现。
记者: 据说不稳定燃烧问题，是当时液体火箭发动机领域的世界级难题。您和您的团队是靠怎么攻克这一难关的呢？
张院士: 确实这是一个世界性的难题，一直到目前，掌握这项技术的只有少数几个国家。试验中，我们首先对启动程序进行调整。调整燃烧剂和氧化剂进入燃烧室的时差，改变两组元喷入燃烧室的压降，停车时将用气切断推进剂，改为用水切断推进剂等等，并对出现的故障、瞬间的参数进行了大量的分析，查看了许多外国资料。资料中都提到了火箭发动机不稳定燃烧的问题，但对它在什么情况下出现、如何解决没有提及。现在面临的就是不稳定燃烧问题吗？那么为什么发动机推力一大就容易出现呢？还可能会存在其它没有被发现的问题吗？经过反复的试验、分析和研究，我们发现，在大推力的燃烧室中可能存在能量释放集中及其波动与推力室固有声学的频率产生的谐振的问题，也可以说是存在能量释放的频率与推力室固有声学频率偶合的问题。因此，把推理是能量释放区域隔成几个，设法阻止波动，即用液体的不同流量和混合比，把推力室分成几个区，效果挺好。经过进一步鉴定研究，当发动机的参数较大的变化时，仍然有故障出现的机率。为此，我们在液相分区的基础上增加了隔板，经过液流试验、传热计算及结果的巧妙设计、改进、优化，终于获得成功，从根本上解决了这一世界级的难题。
这个问题的解决，为后续各种型发动机的研制铺平了道路，打下了基础，并因此获得了国家科学大会奖。
记者：真不容易，我们知道，后来您又承担了高空发射机的研制对吗？
张院士：是的，那是用于长征一号的。
长征一号二级发动机是我国的第一台高空发动机，当我们还没有高空试模拟验台，仅在地面做了一些性能及可靠性的实验，而高空发动机的关键是高空启动点火。为使发动机可靠性工作，我们对所使用的推进剂在低压容器中进行了点火延迟期的实验，实验证明在低压下，两推进剂接触后，延滞期明显增强长，这样可能导致在失重条件下，高空中启动时，推进剂在燃烧室中积存过多，而产生爆炸，甚至造成产品的破坏。
为确保高空条件下启动、点火可靠，我们使点火环境如地面一样，采用在一定压力下可打开的金属膜片把燃烧室喉部封住，涡轮排气管口用密封材料封死，把火药启动的喷口用既能承受一定的压力、又可打开的金属膜片封住。通过这些措施，经过理论分析及模拟实验，实现了发动机在高空中的可靠启动。
记者:20世纪70年代到90年代初，您参加了三线工作，当时是怎么考虑的，能不能给我们讲讲当时的情况？
张院士:当时完全就是听从组织的安排，一切为国家目标服务。那是1970年4月24日，我参加完发射我国第一颗卫星后，当时驻在我所的军管会的领导跟我谈话，通知我到三线工作。那时的三线，干打垒的房子，厕所是公用的，要上山打柴，下煤窑挖煤，磨成粉打成蜂窝煤，还要下地种菜，所有的是都得自己动手。
搞科研毕竟技术性比较强，无论是生产还是设计，都有一些事需要完整的保障体系。但是山沟里都是附近的群众和老百姓，生产非常落后。开展对外合作异常困难，拿坐火车来说，现在大家都觉得是很平常的事儿。但是当时，火车非常少，而且经常上去之后也没有座位，上了火车，一站就站到终点站。我就曾经有过这样的经历，6、7个小时就站着这种状态。甚至有人根本就挤不上火车，要从窗户钻进去。当时附近好多设计院的同志都是这样靠“钻窗户”上火车的。在这种情况下，可想而知要去外地开会是多多么困难的事。
所以说，在山沟里搞科研生产，是和社会的发展有关系的。不能说山沟里不能搞科研。
记者:当时您家里是什么样的情况？也遇到了很多困难吧？
张院士：我到三线以后，开始我爱人没有跟我在一起。后来70年代底，才调到一起的。当时我主要精力还是在工作上，生活，尤其是后期我担任所长以后，家里的事基本上帮不上忙。家里和孩子的一切事都由我爱人承担，我确实顾不过来。那时候孩子的教育也是个很大的问题，自己办学校，教师质量不是很高，所以孩子考学很难。对家庭我确实亏欠很多，人欠债多了，在家里也就没话语权了。
记者:在上世纪八十年代，航天的发展面临着一次大的转型。您是怎样适应和在技术上领导这次转型的呢？
张院士：这得说说“长二捆”了。
20世纪80年底，国家改革开放，航天如何发展？这是摆在航天科技工作者面前的一个艰难决策。以往航天项目都是国家项目，由国家提供资金。现在不同了，除完成好国家的内部需求，还要走出国门，进入国际航天发射市场，这对我们航天人是一个新的课题、新的挑战。
当时为发射美国休斯敦公司为澳大利亚研制的通信卫星，我们研制了长征二号E火箭，也就是“长二捆”，这项任务要求严、高，时间又紧（仅18个月），完成这个相当于在国际舞台上表演的任务，是一个国家能否融入国际市场的问题，是长中国航天人志气的大事，同时，也是利用这个机会提升中国火箭运载能力的大好时机。这18个月可是非同小可、责任重大。
1992年3月12日发射澳星，是中央电视台现场直播。全国人民、世界上许多国家都在观看。火箭点火了，又突然停止工作了。火箭在发射台起来又坐下，这可怕的一坐呀！如果坐歪了，那后果不堪设想！
当火箭关机后，别人都向远处跑，只有我们负责发动机的人员拼命向火箭炮。危险呀，万一火箭一炸，那是要命的！可我们顾不了那么多，奔向火箭，在还冒烟的火箭下面，查看故障原因。经最后分解诊断，是火箭上的程配器出了故障，是它叫发动机停火的。发动机还是真听话了，这充分说明我们的发动机质量是可靠可信的。事后有人曾问我，你想过那时有多危险吗？我说想过，但那是在离开发射现场以后。
发动机没有出事，过后经过认真分析 ，准确定位故障，果断采取措施，又成功地发射了澳星，赢得了用户的好评，长了中国人的志气，得到了世界航天界的好评，中国的航天也开始走向世。
记者：您是学液体发动机的，在国家80年代后期提出导弹武器固体化的方针以后，您是怎样面对和适应这个调整的呢？
张院士:你问得对。上世纪80年代，国际形势发生了变化，冷战结束了，苏联解体了，经济建设成为主要任务，中国的改革开放如火如荼，国家在国防建设上进行调整，提出了导弹武器的固体化。
那么液体火箭发动机何去何从呢？我在想，液体发动机有它的固有优点：性能高，可控可调。如何发挥液体火箭发动机的长处，规避长征系列火箭推进剂环保方面的缺陷以及价格昂贵的弱势呢?
于是我提出了研发动力性能强、经济性好、燃料资源丰富、无毒无污染的液氧煤油发动机的意见。经过反复论证，得到了国家“863”计划的支持，首先确立了高压补燃、液氧煤油发动机的燃气发生器及涡轮泵联试预研课题。
记者:这一课题中最大的难题是什么？又是怎样攻克的呢？
张院士:这里面有两个最大的难题，一个是如何准确保证涡轮后的压力，一个是能否安全排出大量富氧高温气体。还采取走出去、请进来的办法，与国外同行进行交流。这时和苏联的关系有所好转，我们派专家到苏联学习、参观、交流，还请苏联专家来中国讲课、咨询和答疑。同时我们还开展了计算机、设计及试验件的研究。经过缜密的仿真计算，同时进行针对性的实验，制定了合理可行的方案。设计中，采用了多种新材料。经与相关单位合作，研制出了数十种新材料。
1999年．经过几年攻关，终于创造性地进行了燃气发生器与涡轮泵的联动试验，效果良好。试验中，高温、高压的富氧燃气流量达到每秒300kg，圆满达到了预期目的，这样的实验我国没有做过，外国也没有做过。不仅得到“863”评审组的肯定，还获得了国家科技进步二等奖。
在完成“863”高科技课题后，国防科工委按着“动力先行”的指导思想，批准了120吨级高压补燃液氧煤油发动机立项研制。
当时因为没有具体任务要求，发动机为适应现役型号3.35米箭体直径的使用，决定先研制推力100吨的发动机。后来国家决定研发近地轨道大卫星，火箭运载能力为25吨（简称大运载），这就要求发动机的推力达到120吨。根据计划，这新一代系列运载火箭将在2014年后陆续研制完成，投入使用。
记者:张院士，您认为发动机现在有哪些新的要求？主要的发展趋势是什么？
张院士:我认为下一步液体火箭的大方向，主要还是民用航天和深空探测。这就要求，首先发动机推力要大，其次要可靠，第三个就是性能好，用的推进器便宜，使用维护方便，是今后发展的方向；再一个就是推进剂要无毒，我们现在讲和谐社会以人为本，要求绿色产品，无毒无污染。
最后，我还想再强调一点，液体发动机要型谱化、系列化，以适应今后整个航天事业发展的需要。
记者:您在工作和生活中是一个什么样的人？您最显著的个性是什么？
张院士:我并不是一个个性突出、锋芒毕露的人，可说是：平生未成千里马，却慰曾为孺子牛。但是我始终对科学技术抱着一片热忱之心。技术上没有偏见。我觉得，在技术科学面前，必须是就是，不是就不是，一点都马虎不得。这点与所有的科技工作者共勉。
在本文见诸读者之时，正值张贵田院士八十寿辰之日。在中国航天这块热土上，张贵田院士整整辛劳了五十个春秋。回首张院士一生的喜怒哀乐，无不关联着中国航天的兴衰荣辱，翻点张院士攻克的技术难题，无不镶嵌于中国航天的坚实基座。如果说中国航天人登上了世界航天动力的“珠峰”，那他就是身先士卒带头攀顶的登山队长；如果说中国航天是一艘勇往直前的破冰船，那他就是船体深处一丝不苟忠于职守的轮机长。他的心跳，总伴随着航天“心脏”的节律跳动，他的热血，总跟随着中国火箭的烈焰喷涌。他的成长、发展、进步、成就，早就融入中国航天事业的发展，他的心血、汗水、智慧、奉献，早已写进中国航天发动机正式发射成功率达100%、实现零故障的辉煌。他用自己的一生，书写出了中国航天动力的奇迹。
张贵田院士是中国航天哺育的骄子，也是中国航天事业的脊梁。今天，在他的八十寿辰的日子里，我们祝愿老人健康长寿，晚年幸福！也祝愿我国航天事业后续有人，再续辉煌。
（原文刊登于《卫星与网路》杂志2011年12月）