關鍵材料力保我國新型火箭成功發射

　　 7月28日，中國長征七號二級火箭在地球近軌道飛行一個多月后，在美國西北部上空墜入大氣層，場面非常震撼，表明我國相關航天技術取得重大突破。此時此景，讓中科院上海硅酸鹽研究所研究員丁傳賢院士研發團隊十分激動與自豪。

　　上海硅酸鹽所研制的耐磨涂層及多種材料在我國全新研制的長征七號運載火箭液氧煤油發動機及載荷組合體遠征1A上面級、多用途飛船縮比返回艙、遨龍一號空間碎片主動清理飛行器、翱翔之星上獲得了成功應用。

　　據專家介紹，長征七號作為新一代長征系列運載火箭家族中的新成員，其亮點之一是采用了最新研制的新一代航天動力——液氧煤油發動機，標志著我國成為世界上第二個完全掌握液氧煤油高壓補燃火箭發動機核心技術的國家。

　　事實上，該發動機在研制之初，總體單位曾經請北方某單位為密封動環研制了陶瓷涂層，但在隨后的3次發動機熱試車考核中由于密封失效連續發生了爆炸事故，損失巨大，導致的直接后果是保險公司拒絕為總體單位的該型發動機研制提供保險服務。

　　為此，該型號總師慕名找到了中國工程院院士丁傳賢，希望獲得中科院上海硅酸鹽研究所在耐磨陶瓷涂層方面的技術支持。上世紀90年代末，上海硅酸鹽所向用戶單位提供了首批密封動環涂層部件，自此結束了該型發動機點火即爆炸的問題，確保了總體單位后續試車的順利推進。

　　液氧煤油發動機中承載高轉速、高壓力、強氧化苛刻摩擦工況條件下的動密封尤為重要，是該發動機研制的關鍵技術之一。渦輪泵脫開式端面密封不僅要承受苛刻的摩擦磨損，同時要有效阻止高壓液氧泄漏；氧泵的二級密封屬于常閉式接觸，要求能阻止氣氧的泄漏并承受高轉速條件下與對偶件材料長時間的摩擦磨損，還要滿足數十次的起停考核，以保證發動機的長壽命、高性能和多次使用的特點。此前，國內尚無滿足要求的動密封配對摩擦副材料。上海硅酸鹽所組織精兵強將，針對液氧煤油發動機泵端面動密封苛刻的服役工況，采用耐磨涂層方案，通過涂層材料導熱性能與微結構的設計，突破了力學性能、抗熱沖擊性能、耐磨性能及制造工藝優化等關鍵技術，滿足渦輪泵和氧泵端面動密封的全部技術要求。據悉，在長征七號運載火箭采用的120噸級和18噸級液氧煤油發動機上，上海硅酸鹽所有3種規格共14件涂層密封動環產品獲得成功應用。

　　遠征1A及組合體發射任務是我國目前飛行程序最復雜、飛行時間最長、變軌次數最多的發射任務，具有“高集成性、高復雜性、高顯示度”的特點。為滿足其長壽命的要求，上海硅酸鹽所在遠征一號上面級熱控分系統關鍵熱控材料研究基礎之上，進一步為遠征1A上面級研制了包括KS-Z無機白漆熱控涂層、耐高溫隔熱屏、多層隔熱材料、導電型F46薄膜鍍銀二次表面鏡、鋁箔光亮陽極氧化涂層、滲碳黑色聚酰亞胺防靜電熱控涂層等在內的6種高性能熱控材料，承擔了遠征1A上面級熱控分系統90%以上被動熱控材料的研制任務，實現了上海硅酸鹽所熱控材料在推進系統的首次大面積成功應用。

　　尤其在高、低溫多層隔熱組件研制過程中，由于工作量巨大，任務時間緊迫，中科院上海硅酸鹽研究所研究員于云所在的研究團隊常處于北京安裝現場—北京設計部門溝通—上海圖紙更定—上海組件研制—北京現場實施的反復循環中。尤其到了最后總裝出廠階段，他們經常前一天下午還在上海解決研制中的問題，第二天早上就要在北京現場確定實施方案后立刻返回上海落實修改意見。經過團隊的共同努力，半年內完成了114份圖紙的制作修訂、組件設計與取樣、適配修改等工作，最終通過材料防靜電性能設計、隔熱性能以及材料制造工藝優化等多項關鍵技術的突破，完成并交付了500余件組件，總面積達到150平方米，為高10余米、直徑3米的遠征1A披上了舒適合體的外衣，使高大的遠征1A在高溫區能迅速散熱避免發燒，而低溫區能長時間保持適合的工作溫度，高低溫區之間又能避免互相干擾，保證不同溫度需求部位都能滿足要求。

　　同時，上海硅酸鹽所還承擔了多用途飛船縮比返回艙姿控發動機防熱包覆、翱翔之星和遨龍一號空間碎片主動清理飛行器低溫多層保溫材料和散熱面KS-Z涂層的研制工作。這些關鍵材料保證了長征七號運載火箭及其載荷組合體的成功發射與在軌運行。

　　上海硅酸鹽所團隊現在想來，從首次提供涂層部件至今已走過了18個年頭。正如丁傳賢時常告誡年輕科研人員時說起，“我們的涂層材料要走向工程應用，需要有一個過程，只有在特定的工況條件下滿足了各方面的應用考核要求，針對特定構件的涂層材料選擇和制備工藝才能說走向成熟并適合應用，這個過程少則3~5年，一般7~8年，某些特殊的應用情況，也許是10年、20年，甚至是一輩子，這不僅是對科研人員才識的考驗，更是一種毅力和品質的考驗”。

　　是的，這實際上是對上海硅酸鹽所當今眾多默默無聞科研人員的真實寫照，只有摒棄了急功近利的心態和華而不實的虛幻，一步一個腳印，才能掌握技術關鍵，為重大裝備國產化和關鍵技術本土化作出可靠的技術支撐和保障。