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一門3兄弟皆為航天院士 2人曾在國防科大任教(3)

2017-04-25 09:05:39  國防科大    參與評論()人

當(dāng)時上海航天局801所正在研制用于331工程的發(fā)動機(jī)（后來成為了長征3號運(yùn)載火箭的一級發(fā)動機(jī)FY-20）,委托莊逢辰率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成該發(fā)動機(jī)燃燒室計算模型研究。他帶領(lǐng)3位老師、5位研究生創(chuàng)立了液體推進(jìn)劑高壓蒸發(fā)和燃燒模型并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。進(jìn)一步研究成功自燃推進(jìn)劑火箭發(fā)動機(jī)高壓燃燒過程計算模型，減少了正在研制中的FY-20發(fā)動機(jī)的試車次數(shù)，縮短了研制周期，節(jié)省了研制經(jīng)費(fèi)，為我國331工程第一顆同步通信衛(wèi)星（東方紅2號）的及時成功發(fā)射作出了貢獻(xiàn)。航天部上海航天局對這個項(xiàng)目研究成果組織了鑒定，認(rèn)為該模型是國內(nèi)最早提出的一項(xiàng)開創(chuàng)性模型，其中偏二甲肼和四氧化二氮高壓蒸發(fā)模型在國際上首次提出。該項(xiàng)目獲得了國家科技進(jìn)步三等獎。

1985年、1987年，他們開展用于發(fā)射東方紅3號衛(wèi)星的FC-5遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動機(jī)采用不同推進(jìn)劑的燃燒性能和高空比推力分析。研究結(jié)果為東方紅3號衛(wèi)星于1997年5月12日成功發(fā)射作出了貢獻(xiàn)。

1988年，他們開展用于長三甲第3級的YF-75發(fā)動機(jī)燃燒室燃燒過程仿真計算和氣氫液氧同軸式大流量噴嘴的理論和試驗(yàn)研究兩個課題。同年，他還與上海航天局801所簽訂了液氧/烴推進(jìn)劑燃燒問題研究的課題。

1993年，他帶領(lǐng)大伙完成了我國自主研究成功的CAFILRE液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒流場分析計算模型、以后又發(fā)展成YF-75發(fā)動機(jī)噴注器燃燒過程三維數(shù)值模擬軟件，對YF-75發(fā)動機(jī)的燃燒過程進(jìn)行計算，為設(shè)計人員準(zhǔn)確了解燃燒室內(nèi)部細(xì)節(jié)和正確選擇設(shè)計參數(shù)提供重要的依據(jù)，受到設(shè)計人員的歡迎。

（這兩個項(xiàng)目先后獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一、二等獎）

為載人航天提供技術(shù)支撐

1991年莊逢辰被調(diào)到國防科工委指揮技術(shù)學(xué)院，但他仍是國防科大的兼職教授，后來又成為特聘教授，繼續(xù)指導(dǎo)國防科技大學(xué)的博士生和科研工作。他的主要研究方向仍然是液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒。

20世紀(jì)90年代，我國開始實(shí)施921載人航天工程。載人航天對液體火箭發(fā)動機(jī)的燃燒穩(wěn)定性提出了更高的要求。當(dāng)時正是我國研制飛船軌控發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵時刻和艱難時期。這時，莊逢辰把主要精力放在液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒穩(wěn)定性研究上。經(jīng)過兩年理論和試驗(yàn)研究，完成了“MMH/NTO火箭發(fā)動機(jī)燃燒聲學(xué)不穩(wěn)定性和聲腔阻尼的數(shù)值評定技術(shù)”，這項(xiàng)成果應(yīng)用在神舟1-4號試驗(yàn)飛船和2003年10月15日我國首次載人航天飛行以及以后的各種飛行中，飛船軌控發(fā)動機(jī)和姿控發(fā)動機(jī)的燃燒非常穩(wěn)定，保證了飛船的成功變軌和返回。同時也圓了他1961年想的能為我國載人飛船發(fā)射作出點(diǎn)貢獻(xiàn)的夢。

至此，雖然他在20世紀(jì)60年代創(chuàng)導(dǎo)的液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒模型和數(shù)值仿真的研究已經(jīng)在我國好幾個型號的研制中得到了具體應(yīng)用，但他認(rèn)為應(yīng)用還不夠普遍，有待進(jìn)一步推廣，而且他提出的模型和數(shù)值仿真方法還需要進(jìn)一步發(fā)展。

1993年12月，意外不期而至。那天北京剛下過雪，莊逢辰騎車去情報所的路上不慎摔倒，股骨頸骨折。臥床期間，他帶著傷病仔細(xì)整理30余年寫的液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒講義、講稿、研究報告、發(fā)表的100多篇論文以及其他有關(guān)文獻(xiàn)，對原有成果進(jìn)行再創(chuàng)造、再提高，創(chuàng)立了一個新的學(xué)科體系，在輪椅上完成了學(xué)術(shù)專著“液體火箭發(fā)動機(jī)噴霧燃燒的理論、模型及應(yīng)用”的寫作，以后又到上海801所和北京11所就該書內(nèi)容作介紹和報告。

1995年該著作正式出版后，得到兩彈元勛任新民院士，上海航天技術(shù)研究院孫敬良院士，美國賓洲大學(xué)推進(jìn)研究中心杰出教授、《Jet Propulsion Power》主編Vigor Yang等國內(nèi)外專家的高度評價，公認(rèn)該書是我國第一部系統(tǒng)建立和詳細(xì)介紹液體火箭發(fā)動機(jī)噴霧燃燒的理論、模型及及應(yīng)用的專著，對液體火箭發(fā)動機(jī)新設(shè)計方法的應(yīng)用和本學(xué)科的發(fā)展起到了重大推動作用。該著作獲得國家科技進(jìn)步二等獎。

對燃燒科學(xué)無盡的追求

上世紀(jì)90年代，莊逢辰幾乎參加了我國所有天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的各種討論，他提出了單級入軌可重復(fù)使用運(yùn)載火箭燃燒關(guān)鍵技術(shù)研究和氫氧雙混合比發(fā)動機(jī)的燃燒和傳熱研究，繼續(xù)不斷完善已有的科研成果。2000年，他的“MMH/NTO火箭發(fā)動機(jī)燃燒聲學(xué)不穩(wěn)定性和聲腔阻尼的數(shù)值評定技術(shù)”項(xiàng)目獲得軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎。與此同時，他作為主要完成人之一、由上海航天局801所申報的“神舟試驗(yàn)飛船推進(jìn)艙雙組元2500N軌控發(fā)動機(jī)”也獲得國防科工委的國防科學(xué)技術(shù)二等獎。

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