第四章
二級火箭高空點火研究
在“長征一號”的研製過程中，需要解決許多新的技術問題。就液體火箭發動機來講，首先需要解決的是二級發動機的高空點火的問題。
這個課題，是由張貴田主持研製完成的。
張貴田，1931年12月20日生於河北省槁城縣。張貴田是留蘇的學生，在前蘇聯莫斯科航空學院專門學習過液體火箭發動機技術。他是我國50年代從中學生中選拔出來的為數不多的優秀學生，而直接送往前蘇聯學習的。
5年半的留學生涯結束後，他被分配到國防部第五院，結識了任新民，他深得這位資深火箭發動機專家的賞識。
1961年，他參加了我國第一台自行設計的液體火箭發動機的研製工作，在國內率先提出用液相分區方法解決發動機不穩定燃燒的世界性難題，為我國運載火箭發動機的研製開辟了道路。
1967年11月 ，“長征一號”開始研製後，年紀輕輕的張貴田擔任了發動機副主任設計師，主持二級火箭發動機的研製工作。
二級發動機的問題，特別是如何解決二級發動機高空點火問題，是當時攻關的關鍵。
要知道，二級發動機不同於在地麵起動的一級火箭發動機，它要在60公裏以上的高空點火啟動。
而在這樣的高空環境，空氣極其稀薄，壓力也比較低，因此，發動機隻能采用自燃式推進劑，也就是讓氧化劑和燃料自主混合自燃後，產生推力。
然而，由於高空環境的外界壓力條件變了，氧化劑和燃料本身的分子物化以後，契合力也就比在地麵正常情況下要弱一些，自燃也就延後一些。
自燃點火時間的延後，勢必給火箭帶來一係列的弊端甚至危險。比如，如果點火不及時，發動機內就會積存很多的液體，液體積存多了就會產生爆燃，甚至引發爆炸。
為了解決這個問題，任新民、張貴田他們進行了長達半年時間的單項推進劑實驗。
在這之前，十一所從來沒有做過這類試驗，所以他們根本就沒有相關的實驗設備。
因此，張貴田他們首先趕製了自行設計的推進劑實驗設備，並在三分院所在地進行了小型模擬實驗。
由於時間倉促，可參考的資料又基本上是來自前蘇聯方麵的，殘缺不全，致使自行設計的實驗設備比較落後，在一定程度上影響了推進劑模擬實驗的準確性。
為了避免發動機推進劑在真空條件下燃燒不好，任新民、張貴田他們提出來，要保證發動機裏始終保持相當於地麵一個大氣壓的狀態。
由於發動機的試驗都是在地麵進行的，在地麵條件下，正常狀態並不代表在真空條件下的狀態，而如果把推力室後部堵死，使它內部本身就保持著地麵一個大氣壓狀態，並將這種狀態攜帶上天。
這樣，即使箭體進人真空，發動機的工作環境也沒有變化，如同在地麵一樣，從而可以保證發動機正常工作。
有人認為，這實際上是在準確掌握了推進劑延滯期的基礎上，為發動機在真空中正常工作時，再加上一道保險。
然而，所有的一切隻是假設，全部都需要用試驗來檢驗。問題嚴重而棘手！張貴田他們想：該怎麼辦呢？
在發達國家，為進行這類研究試驗，要專門建設模擬高空環境的試車台，這類試車台設備龐大複雜，自動化程度高，造價昂貴。
由於各種條件所限，我國不能照搬那一套，隻能謀求新的解決辦法，張貴田他們踏上了獨辟蹊徑的艱難之路。
1968年底，經過緊張的試製，第一個大噴管終於生產出來了。
當時，玻璃鋼大噴管的設計所在南苑，而生產廠卻在長城外康莊附近的二五一廠，兩地相距60多公裏。
為解決生產設計的銜接問題，張貴田他們風雨不誤，不停地在兩地來回奔波。
長城勝景，弛譽中外。數年來，他們過往了不知道有多少次，都沒心思去觀賞。
那時，康莊的路並非“康莊大道”，而一路卵石“麻臉”窄路。乘不上火車的時候，他們就走老遠趕乘長途汽車。
拉成品的時候，瘦弱的張貴田，因為屁股受不了大卡車的強烈顛簸和蹭磨，隻好一路站立著回設計所。
無數個風風雨雨的日日夜夜過去了，大家的臉又瘦了一圈。
失敗、改進，再失敗、再改進，就這樣，燃燒室大噴管玻璃鋼噴管日見成形了。
最後幾天，張貴田他們和工廠的工人師傅們一起，用浸過樹脂的玻璃布在大噴管的模胎上層層纏繞，再經過高溫固化、銑車加工、金屬法蘭盤與非金屬連結，又在內壁外層貼上蜂窩、纏加強層等。
一道道工序完成後，理想的玻璃鋼大噴管，終於在大家的汗水浸泡下誕生了。
隨後，玻璃鋼大噴管如期地安裝在了“長征一號”的二級火箭發電機燃燒室上。
二級火箭地麵試驗成功
1966年6月下旬的一天， 七機部第一研究院火箭發動機研究所的試驗大廳。“長征一號”火箭滑行段噴管控製的仿真試驗正在緊張進行。
“長征一號”運載火箭，在第二級火箭燃燒劑燃燒完之後至第三級火箭點燃之前，有200多秒的滑行飛行段。
就在這200多秒的期間內，需要進行姿態控製，消除滑行的幹擾，以便為第三級火箭發動機點火建立必需的姿態條件。
為解決滑行段噴管控製問題，必須進行滑行段晃動半實物仿真實驗。可是，在實驗中出現了異常現象：滑行段的晃動幅值有幾十米之大，這勢必影響第三級火箭點火進入預定軌道。
在試驗現場，專家們陷入沉思，但是，苦於找不到克服晃動的辦法。
這時，錢學森趕來了。當他詳細觀察了試驗過程以後，隨即組織參加試驗的專家們進行分析、討論。他認真地聽取了大家的發言，然後從容鎮定地說道： “不要緊的，這種現象是在近乎失重狀態下產生的，因此，原晃動模型已不成立。要知道，這時候的流體已呈粉末狀態，晃動力很小，不會影響飛行。”
錢學森一番精辟的分析，使在場的專家們茅塞頓開，大夥的心頓時變得踏實了。
後來的多次飛行試驗證明，錢學森的分析和得出的結論是正確的。
1968年冬，經過三個春秋的緊張攻關，“長征一號”火箭各係統的零組部件從祖國四麵八方幾乎是同時運往火箭生產總廠。
1969年初，在長征一號的總裝過程中，任新民讓謝光選負責帶隊檢查整流罩研製情況。因為，整流罩包羅體積大，要求平行分離，分離速度要大於或等於每秒55米。
按照設計要求：采用爆破螺栓解鎖，在火藥作用下實施兩個半罩分離。
由於開始設計時把兩個半罩看成是剛體，按照剛性體進行計算，使用火藥量過小，獲得分離速度不夠，多次試驗達不到分離速度要求。
實際上整流罩是一個彈性體，彈性體容易變形，會吸收很多火藥的能量，使分離的能量大為減少。
為了滿足分離速度的要求，謝光選他們一方麵采取了成倍加大火藥量的方法，另一方麵也強化了整流罩的剛度。
因此，整流罩部分結構采用了剛度大的鋼鐵組合件代替原來鋁組件，使火藥能量傳遞到兩個半罩，實施快速分離，滿足了每秒55米分離速度的要求。
另外，謝光選他們還組織研究了滑行段推進劑晃動的控製問題。滑行段推進劑箱內有剩餘的液體，它的晃動按失重場推導出來的公式來計算水錘的大小。
通常，液體晃動波可達到推進箱頂，晃動太大，那麼相應的噴射氮氣的簡易姿態控製能力，是否能克服晃動引起的水錘作用呢？大家討論時，一時眾說紛紜。
謝光選他們經研究後認為，長征一號火箭滑行段軌道的離心力不等於地球質量的吸引力，火箭不是處在真正的失重場。
所以，液體波高到一定的程度，出現浪花，吸收很大能量，“長征一號”火箭滑行段液體波不會升到箱頂。
在大多數人統一思想後，謝光選他們在箱底附近增加了一個大阻尼板，以減少晃動。
這件事請示了錢學森後，錢學森也表示同意。後來，飛行遙測證明，長征一號火箭滑行段飛行是穩定的，沒有受到液體推進劑的影響。
經過艱苦的努力，後來遠程火箭飛行試驗成功，證明設計方案是合理的。
液體火箭推進劑的試驗取得成功後，任新民又派謝光選去了解固體火箭的研究情況。
2月9日下午，謝光選乘火車赴呼和浩特，次日見到了楊南生等人，得知10次固體火箭試車9次成功，一次失敗。失敗故障分析，有理有據，采取的措施針對性強，以後試車情況都良好。
10日上午，謝光選返回北京，通過將固體火箭的研究情況報告了錢學森和任新民。
2月18日晚，國防科委主任羅舜初召集了會議研究“651”工程進展情況。會議討論了以下幾個問題：
第一，運載火箭是否要發射一次模擬星，成功後再發射東方紅衛星。按周總理“十六字方針”再動員廣大科研人員進行“質量複查和故障預想”，如未提出問題，按原計劃進行。