8090航天人│30岁结构强度分析师黄蔚:常临危受命为火箭“把脉”的“航二代”

深度178号

钱江晚报·小时新闻记者 陈曦 张蓉

第346秒,这是曾让黄蔚心有余悸的时刻。

那一秒,“长征五号遥二”火箭飞行异常,坠入南海;那一天,2017年7月2日,她所在的“长征五号”团队遭遇至暗时刻。

在那之后的一段漫长时间里,没人知道那一秒究竟发生了什么。

在种种质疑与纷纷舆论中,黄蔚和同事们一起寻找答案。

无数次计算,无数次推演,无数次仿真实验……最终,他们用908天的努力,换来了“长征五号”运载火箭王者归来。

在黄蔚的记忆中,小时候,航天任务遇到失利,母亲就要回单位加班;而今,30岁的她也成了运载火箭的“救火队员”。

“我们就是为设计把关,并通过仿真实验来排查故障原因。”加入北京宇航系统工程研究所的五年里,这位结构强度分析师既扮演着火箭风险的“指向标”,也常临危受命,知难而上,为火箭“把脉问诊”。

给火箭“健身”“瘦身”

黄蔚的身份是一名火箭结构强度分析师。不太明白?没关系,这位90后女孩会带着我们了解。

首先,来看看里面的两个关键词:结构和强度。

火箭由各个结构组成,而结构强度分析师的工作,就是在火箭设计过程中,分析、验证各结构是否满足它的服役条件,以及对复杂结构进行优化设计,可以理解为确定火箭风险的“指向标”。

黄蔚解释,火箭的一个结构,在服役过程中要承受载荷,载荷和强度是相呼应的,即这个强度能否承载载荷。此外,火箭的一个结构除了承载力学性的直接载荷,还被赋予一些其他功能,比如,弹体后的尾舱防热功能设计、贮箱(承载氧化剂和燃烧剂)一类比较特殊的结构设计,以及连接结构或者分离结构的一些设计。“简单来说,就是让火箭各个部分组合在一起后,可以在太空中正常地运行。”黄蔚说。

其次,优化设计结构就是通过某个手段,以及结合现代工艺不断的演化迭代更新,不断地去寻求最优结构。

在黄蔚看来,结构优化的核心是减重。因为火箭弹体结构以及它的燃料占了其结构的主要部分,但火箭的核心工作是把有效载荷送到既定的位置,如果减轻了弹体结构的重量,就可以省下来一部分重量留给有效载荷。“也就是说同样的一款火箭,可以打更重的质量的有效载荷。”黄蔚说。

听起来“减重”好像并不难?但黄蔚告诉钱江晚报·小时新闻记者,她的一位同事为了优化“长征五号”火箭上的一个小部件:助推前捆绑,就整整花了10年。

“我们没有办法计数他到底迭代了多少轮,但是他一直不懈努力,10年之间不断在减重,如今的重量已经是最初的三分之一。‘长征五号遥三’火箭发射时,它应该是全世界第一件用钛金属3D打印的一件捆绑主承力结构件,真实地用在了‘长征五号’上。”黄蔚说。

在优化设计结构过程中,黄蔚和同事需要兼顾对结构材料的选用。

如何选出好的材料?在黄蔚看来,需要多方面去平衡,根据材料的使用范围以及使用的环境。“最好的状态是运用一种合理的材料,采用合理的工艺,结合到好的设计,完成一件好的设计产品。”黄蔚说。

火箭“治病”和“体检”

2019年12月27日,“长征五号遥三”火箭从海南文昌发射中心腾空而起。目送“长征五号”消失在视线里,有人笑了,有人哭了,还有人笑着笑着就哭了。

2年前,“长征五号”研制团队曾在这片海滩上遭遇过至暗时刻。“长征五号遥二”火箭发射升空后的第346秒,由于芯一级发动机工作异常,任务宣告失败。

黄蔚所在部门的另一使命,是在火箭出现比较重大的飞行故障时,进行故障机理分析,帮助型号找到问题的所在,解决实际的工程困难。

作为航天一线人员,黄蔚临危受命,加入归零工作。

在长达两年的时间里,她参与了查询故障的几乎所有关键节点。面对发动机系统和传统弹体结构区别较大、专业难度巨大、任务进度紧张的局面,她没有退缩。

那段时间,她经常咖啡、浓茶堆满桌子,也经常是大楼里最晚一个离开的人。“当时整个人都沉浸在那种环境下。我老公都觉得我有点魔怔,三句不离工作,他跟我说什么我也反应不太过来,脑子里就这么点事。 ”

黄蔚的主要工作是对动力系统的一些零部件进行反复的分析。这类分析费时费力,一个参数设置不对,几天的计算就功亏一篑,更焦急的是等待结果的每一刻。

有一天早上起床后,黄蔚接到同事电话:某项试验结果异常。

“前期已经做了很多工作,但最终和预期还是有差异。”在巨大的压力下,黄蔚崩溃大哭,一直从家里哭到单位门口,“直到走到大楼下,看到中国运载火箭技术研究院标识的时候,我一下脑子就冷静了。要赶紧从很感性的状态中就拔出来了,工作还要继续。”

每次实验结果和预期不符时,黄蔚和同事们心里都很难过。但她说,搞技术的难过不同于一般心理上的难过,而是对自己追求事实和真相的过程有所疑问,不知道自己做这件事情是不是应该做下去。“最怕的不是工作白费了,而是说担心给型号指出了错误的方向,大家又走了弯路。”黄蔚说。

为了不让别人因为自己的原因走弯路,黄蔚不断摸索、自学,迅速成长为一名独挡一面的设计员。

在一次确定最终设计方案时,黄蔚指出了其中布局不合理,可能导致转子动力学问题。她的建议帮助确立了新的设计方案,保证“长征五号”火箭成功复飞。

“整个队伍都是咬着牙坚持下来。从2017年失利,到2019年复飞,这段时间一直都在这种环境当中,度过了一段比较艰苦的岁月。”黄蔚说。

为自己圆梦和充电

黄蔚寄语钱江晚报·小时新闻的小读者

黄蔚是典型的“航二代”。由于母亲从事航天工作,她从小就对航天相对了解。

黄蔚记得,自己小时候,也就是上世纪90年代,中国航天的成功率和现今存在不小差距。

“我之所以记得,是因为当时妈妈经常加班。只要发射失败了,一个电话打过来,她就要撇下我,回单位加班。”黄蔚说,当年,航天事业发展缓慢,而工作条件又极其艰苦,“当时流传着一句顺口溜,‘搞导弹的不如卖茶叶蛋的’。”

尽管母亲平时很少提及自己的工作,但在潜移默化中,航天工作者在黄蔚心中留下了“认真踏实又伟大”的印象,“上小学的时候,我也想象过,长大后要像妈妈一样做航天工作,去当科学家,造火箭。”

2015年,从北京航空航天大学研究生毕业后,黄蔚入职北京宇航系统工程研究所。两个月后,25岁的黄蔚正式加入“长征五号”运载火箭团队,“觉得自己太幸运了!”

真正走进中国运载火箭研究院时,黄蔚对航天的认知也发生了一场巨大转变。

“在航天的世界里,没有个人英雄。”黄蔚说,同事们都很优秀,但事实上,没有一个人会厉害到对火箭来说,缺其不可,“每个人的工作都是明确且基础的,我们之间又存在着密切关联。只有每个岗位都万无一失,才有可能把火箭搭建起来。”

起初,黄蔚也曾担心自己是否足以胜任这份工作,“毕竟我相对年轻,起点又比别人低。”但后来,她发现“只要更努力就行”。

在这里,机会公平地摆在所有人面前。有时,甚至让她感觉“受宠若惊”。“完全没想到,一入职,就可以加入新一代运载火箭的研究团队。”黄蔚说。

在工作需求的牵引下,黄蔚常利用空余时间自学力学及动力学等相关学科,弥补专业缺陷。

她办公室的柜子里,堆满了自己翻看无数遍的专业书,一本就有十厘米厚,垒在一起足有半人高。“边工作,边学习,感觉自己每天都在成长。”五年下来,如今,黄蔚已成为团队内的技术骨干。

做夫妻的默契和理解

黄蔚在西湖的留影。

这份工作让黄蔚收获成就感的同时,也收获了爱情。

黄蔚和丈夫同期入职北京宇航系统工程研究所。在入职培训中,同为音乐爱好者的两人逐渐从相识走到相爱,第二年就步入婚姻的殿堂。

尽管在同一个大院内工作,可各自忙碌的夫妻俩,一年中却可能有两三个月时间都见不到对方。“他比我更忙,有时还会接连通宵加班。”黄蔚说,“如果我不在航天领域,他那种加班的程度,我一定理解不了。”

由于夫妻俩的工作内容存在交叉,有时,黄蔚和丈夫在家也会聊起工作,“比如,他工作上遇到某个瓶颈,可能会告诉我,而我所研究的领域恰好能帮他想办法解决。”

他们的默契不只局限在工作领域。生活中,两人都会习惯性地严谨地对待所有问题,甚至有时给人留下较真的印象。

“有时,我让老公把黄瓜切成薄片。他就会问,你要多少毫米的?”黄蔚无奈地说,“这种事放在其他家庭,就挺奇怪吧?但我会回答他,切成两毫米厚。”

在“航天夫妻”中,类似的情况并不少见。

“我同事让老公去买土豆,他挑了半天不知道哪种土豆好,就打电话来问。我同事跟他说,曲率为正的就是好土豆。”黄蔚笑着向一脸不解的记者解释说,“曲率为正,意味着土豆表面没有凹坑。”

黄蔚和丈夫的合影。

五年来,黄蔚从没去过发射现场,今年本有的机会,却最终被疫情打乱。

“其实,七八成的一线设计员都没有机会去现场,特别是我们这种岗位。有些人可能终身从事航天,但一辈子也没去看过一次发射现场。”如今,黄蔚满心期待着下一次机会的到来,去见证自己倾注心血的火箭飞上天。

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Eric
Eric

非常好的职业

胜利
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睡兰
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