一场漂亮的翻身仗 西安航天动力研究所重型发动机涡轮泵联试攻坚克难侧记

3月24日12时31分，位于西安秦岭北麓的中国航天科枝集团公司六院西安航天动力研究所基地传来低沉平稳的轰鸣声，500吨级液氧煤油发动机第三次燃气发生器-涡轮泵联动试验取得圆满成功！该实验作为该发动机技术攻关的关键一环，标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实的基础。

这关键的一步，是历史性的一步，也是非常不容易的一步。

从艰难中崛起

2018年4月10日，500吨级液氧煤油发动机第二次燃气发生器-涡轮泵联动试验也在这里进行。

以燃气发生器——主涡轮泵联动试验为目标，突破大推力的液氧煤油高压补燃发动机关键技术，成为研制工作中遇到的第一个需要攻克的关键技术。它的试验成功将标志着这一关键技术获得基本突破，为下一步的研制工作打下坚实的基础。

点火，一切正常。行进中，突然，试验戛然而止。涡轮泵出现了问题！聚焦，录像一遍遍回放，排查可疑的蛛丝马迹。几毫秒的图片，团队的每个人一盯就是几个小时。大量的计算数据、仿真分析，最后，故障定位于氧化剂泵受到异常冲击，造成止推轴承损坏、着火，引发结构破坏。

针对试车故障，该团队提出进一步开展涡轮泵专题研究，并通过试验验证改进方案。第二次联试后，通过细致入微地仿真分析，严谨全面地试验论证，整个设计团队对燃料泵采取了多项措施降低载荷，对结构进行适应性分析，对止推轴承完成了高转速适应改进，突破位移预示精度的难题，通过一系列措施，取得了大量技术突破和成果。

创新由点汇面

如何能够有效地避免毁灭性故障发生？能不能在“爆炸”之前建立一个预案系统，实现非正常情况下的“紧急”关机？

该团队在前期对液氧煤油发动机历史试车数据进行故障特征提取也表明，位移对涡轮泵故障响应最迅速，是涡轮泵故障特征参数。因此建立位移故障监控系统，最大限度保证产品和试车台安全，是研制团队面临的重要问题。

大推力液氧煤油发动机平衡系统影响因素众多、特性复杂，同时受限于试验条件，目前，500吨级液氧煤油发动机只能开展低工况主泵水力试验，位移特性难以准确获得；同时由于工作环境恶劣，位移传感器易发生故障，导致难以准确给出故障监控参数上下限、上下限范围较宽，难以检测早期故障，故障检测延迟较大。

该团队进行了多方案论证对比，最终提出了基于突变状态检测的涡轮泵位移故障监控方案，有效克服了上述问题的影响，实现发动机故障准确检测。通过对历史故障数据测试均可准确快速检测故障，历经150余次试验，次次正常试车无漏检，实现历史试车数据的“零误检”和“零漏检”。

为了排除干扰现象，增大系统“误检”概率，该团队通过对干扰发生时刻动作以及干扰时间段特点综合分析，最终干扰源被迅速锁定并一一解决，为位移监控系统可靠工作排除了最后一道风险。

“后续，我们还会根据具体情况不断调整自己的攻关努力方向，提高故障诊断系统的智能化水平，为进一步提高重型发动机的可靠性提供有力的技术支持。”系统主岗设计师说。

500吨级液氧煤油发动机是我国可预见未来研制的最大推力液体火箭发动机，将用于长征九号重型运载火箭的助推器和芯一级发动机，是我国未来载人登月、火星探测及深空探测任务成功的关键。近一年的时间里，面对任务的极端重要性、异常紧迫性和现实的艰巨性，西安航天动力研究所年轻的设计团队顶住压力，勇于担当，敢于作为，可以说打了一场漂亮的翻身仗！□ 梅小娟

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