2.1 探空5号火箭的初探[2]

探空5号火箭为单级有控制液体火箭。火箭代号T-5。

T-5火箭拟用于探测中层大气结构和各种地球物理现象。由于研制条件距要求甚远，该火箭未走完研制全过程。

T-5火箭总体设计单位为上海机电设计院（现北京空间机电研究所前身），总装单位为空军第13修理厂。1958年11月开始研制，1959年12月总装出1枚火箭产品。

T-5火箭研制在杨南生、王希季领导下进行。

2.1.1 任务由来

1958年中国科学院把研制发射人造卫星列为该院当年第一项重点任务，组建了三个设计院。其中，负责人造卫星和运载火箭总体设计的第一设计院的总体设计部和发动机设计部于1958年11月从北京搬迁到上海，成立上海机电设计院，由上海调集人员予以增强研制力量，并依靠上海的工业基础进行制造。

上海机电设计院成立之初，物质和技术条件都很困难；研制队伍大多数为刚出校门的大学和中专生，缺乏火箭技术的专业知识和实践经验。为了积累研制大型运载火箭的经验和锻炼火箭技术队伍，上海机电设计院决定先设计一个推力较小、采用常规液体推进剂的T-5火箭，并于1958年12月完成了第一套设计图纸的绘制。

1959年1月6日，中国科学院副院长张劲夫在上海机电设计院全体职工大会上作报告。报告根据邓小平总书记关于现在发射卫星与国力不相称、要调整空间技术研究任务的指示，对上海机电设计院提出了“边战、边练、边建”的发展方针，要求上海机电设计院把基础打好，于1959年完成以T-5火箭为中心的几项研制任务。

1959年1月14日，上海市科委召集上海机电设计院和承担火箭加工、研究协作任务的9家工厂、5个有关局和2所大学的负责人开会研究探空火箭工作，要求与会单位积极协助和支持上海机电设计院研制探空火箭。由此，一个以上海机电设计院负责进行设计、试验、试制、发射和有关单位（包括空军第13修理厂、上海柴油机厂、上海四方锅炉厂、上海汽轮机厂、上海机床厂、上海江南造船厂等）承担生产协作的探空火箭研制体系开始形成。

2.1.2 方案制定

T-5火箭方案是以德国V-2火箭为蓝本提出来的，经过了由粗到细、由浅入深的演变过程。1958年12月完成的火箭初步设计只是一个纸上谈兵的产物，设计图纸也简单粗糙。为此，设计院于1959年第1季度修改设计，并确定了火箭方案。T-5火箭起飞质量（2.62t）、地面稳态推力（49kN）约为V-2火箭的1/5。T-5火箭直径0.85m、长度10.37m；采用挤压式液体推进剂发动机做动力装置，氧化剂为液氧，燃烧剂为甲醇。为保证火箭能稳定地以垂直于地面的姿态向上飞行，箭体内装有航向自动控制系统，用自动操纵推力室摆动的办法纠正航向偏差；同时，为保证航向控制系统正常工作，箭体内还装有自转控制系统，用自动操纵副翼的方法控制火箭自转。火箭尾部装有互成90°的4片尾翼，其中一组相对称的2片尾翼带有副翼。火箭头部用于装载探测高空大气结构和各种地球物理现象的仪器。

2.1.3 技术攻关

T-5火箭设计受“大跃进”的影响，技术指标定得较高，与主客观条件的差距较大，因而在研制过程中遇到不少困难。

1959年3月，确定T-5火箭需解决下列10项关键技术：推进剂贮箱的设计、计算和制造，尾翼的设计、计算及副翼控制，推进剂输送系统软管和管道的保温、绝热，推力室壁面冷却和热应力，发动机点火，火箭运动方程和数学模拟，火箭蒙皮温度计算，结构动力学特性，推进剂混合比调节，推力室摆动设计、制造及控制。随着研制工作的深入，这些关键技术大多数在理论上获得初步解决，一些项目还取得了工程研制的成果。

推进剂贮箱（以下简称贮箱）直径约0.77m，选用厚度2mm的铬锰矽钢板材制造。当时国内尚无这类钢材，上海钢铁五厂（以下简称上钢五厂）根据上海冶金局和材料研究所确定的配方，冶炼并轧制出合格的产品。材料问题解决后，这种大直径薄壁贮箱的封头冲压成形、箱体焊接、整箱热处理成为加工中的三大工艺难关。

（1）封头冲压成形

开始由于钢板薄、塑性变形差以及冲床吨位不够，整件冲压起皱现象严重；后来改用先分块冲压、分瓣手工成形，再拼焊的方法获得成功。

（2）箱体焊接

原拟采用电弧焊，因铬锰矽钢焊接性能差，致使焊缝气孔多且容易产生裂纹，只得另辟新途；后改用电焊加气焊的方法（即先对钣材进行电焊，再用气焊对气孔进行补焊）才得以解决。

（3）整箱热处理

经过直接淬油、喷水淬火、喷雾淬火等多次失败后，最后采用喷水“淋浴”方法才取得突破。

为了实现这种热处理工艺方法，研制人员专门设计制造了喷水“淋浴”设备。它是一个由16根空心直管和2只空心圆环构成的直径1.5m、高3.5m的鸟笼式构件，其上有25000多个直径1mm的小孔。当炽热的贮箱从热处理炉吊出、由车间里的行车把它送入“淋浴”设备后，冷却水从小孔喷出，使贮箱温度均匀地迅速降低，从而使贮箱的变形量和强度性能达到了设计要求。

在探空火箭尾翼和副翼气动外形设计与气动计算方面，1958年11月至1960年12月，由总体设计室空气动力设计组李颐黎负责。在该组工程组长孔祥言的带领下，全组同志共同努力，完成了《T-5探空火箭尾翼及副翼气动外形设计和气动力计算》技术报告，攻下了尾翼及副翼气动外形设计和气动力计算的技术关键。

火箭弹道计算于1959年3月确定了运动方程，4—10月利用电动计算机求出了一条完整的飞行轨迹，累计计算工作量达50万人次。

推进剂输送系统中有18套高精度阀门。其中的电磁阀开始参照德国V-2火箭产品设计，结构庞大、性能不良；后又参照飞机上用的产品设计，性能仍不理想，也不符合火箭要求；研制人员经多次试验后，又对设计做了修改，才研制出结构简单、性能稳定的产品。

2.1.4 产品总装

T-5火箭于1959年12月初完成尾段组装，12月15日高压气瓶和液氧贮箱、甲醇贮箱交付合格产品，12月29日结束第1枚火箭总装工作，如图2-1所示。在总装中，由于推进剂输送系统软管未研制成功，用常温软管代替；航向控制系统中的测量元件（陀螺）精度不符合需要，也未安装。刘少奇主席、邓小平总书记、李富春副总理、陈毅元帅等党和国家领导人曾于1959年12月视察了T-5火箭产品的试制生产情况。

T-5火箭虽然完成了总装工作，但离进行飞行试验还有相当大的差距。其中发动机系统因为缺少试验条件，未进行整体水压试车和热试车；自动控制系统虽经动作演示表明方案可行，但还有少数部件未达到设计要求，多数部件和整个系统也没有进行动态试验，整个系统尚不能按预定的要求连续运动。因此，该火箭产品只能用于地面参观。

研制T-5火箭起到了练兵的作用。研制人员取得了研究、设计、制造探空火箭的初步知识，认识到发展火箭技术的艰巨性和必须把火箭研制作为一项系统工程来组织实施的重要性。特别是认识到在研制经验缺乏、技术储备不足、国家投资有限的情况下，要使探空火箭在短时期内取得实用性成果、满足火箭探空事业的需要，应选择技术难度比较小的无控制火箭作为突破口。