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风云之声提高运载火箭成功率的三大研制理念(1)---静态点火( 三 )


为揭示潜在问题 ， 一种手段是复查 ， 通过对历史过程、数据的回溯和比较 ， 力求能从蛛丝马迹中发现不正常处 。 但不正常总是少而又少 ， 在海量重复性的正常数据中查找不正常 ， 不亚于大海捞针 ， 这需要极大的精神和意志才能开展 。 因为人对于重复性的事情总是会产生疲倦感 ， 继而发展为消极怠工、效率低下 ， 效率低下漏掉问题后又带来各种名目的复查 ， 从而变成恶性循环 。
静态点火的引入 ， 可能弱化这个恶性循环 。 一方面 ， 管理者放心了 ， 对技术状态放心了 ， 因为经过了集成验证 ， 对产品状态也放心了 ， 因为基本上参加静态点火的产品都是准备上天或与上天同批次的产品；另一方面 ， 员工收心了 ， 开展能直接看到效果的工作 ， 员工多半不会抵触 ， 他们会真心实意地围绕这项工作花时间、想办法 ， 以保证试验成功 。
高手从不解决问题 ， 只转移问题 。 一项管理者认为有价值、员工认为有意义的工作 ， 架设了管理者和员工之间的一个桥梁 ， 让双方能找到结合点 ， 这可能是静态点火在技术价值之外 ， 提供的管理意义 。
静态点火带来的问题及解决
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那么 ， 进行静态点火试验 ， 就能解决推进系统可靠性问题了？当然不可能 ， 这不符合哲学的逻辑 。
反者道之动 ， 正如金庸在《神雕侠侣》中说 ， 情花之毒 ， 百步之内 ， 必有解药 。 反之 ， 解药的百步之内也有让它失效的药物 。
一种方法 ， 在解决一个问题同时 ， 也必然带来新的问题 。 静态点火对于保证成功有莫大益处 ， 但美国在操作上百次后 ， 同样产生了疲倦感 ， 而无法持久 。
即使是冷战期间实施的阿波罗计划 ， 最终也难逃进度和经费的挑战 。 在完成阿波罗16号三子级静态点火后 ， 考虑到经费和成本 ， 最后三个三子级不再开展静态点火试验 ， 其中一发执行了阿波罗17载人任务 ， 这也是土星五号唯一一个执行发射任务但从未经历过静态点火试验的飞行产品 。
除成本外 ， 进行静态点火时还存在人为失误导致试验设施破坏和人员受伤的担心 ， 也是质疑静态点火的一个原因 。
1966年5月28日 ， 二子级试验件在密西西比试验站的A-2试验台上爆炸而损毁 。 原因是第二班工作人员试图利用气态氦进行贮箱增压时 ， 但却不知道前一班组的工作人员已经断开了贮箱的压力传感器和开关 ， 增压26秒后 ， 空的液氢箱超压爆炸 ， 这次爆炸造成六位北美航空公司的工作人员受伤、试验件被毁 ， A-2试验台受损 ， 经济损失达100万美元 。
1967年1月20日 ， 原拟用于阿波罗8号的三子级在在萨克拉门托热试车台爆炸 ， 原因是位于发动机上的8个氦气瓶中使用了错误的焊缝填充材料（纯钛而不是钛合金） ， 焊缝强度削弱 ， 降低了焊件承受重复循环压力的能力 ， 1个气瓶破裂后使推进剂加注管路破裂 ， 液氢与液氧推进剂混合并点燃发生爆炸 ， BetaIII试验台以及周围的支撑建筑被碎片严重损坏 。
风云之声提高运载火箭成功率的三大研制理念(1)---静态点火
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图BetaIII试验台爆炸后场景
以上事故 ， 既可以解释为提前暴露飞行中问题 ， 但确实也有操作失误 ， 而我们普遍认为 ， 在发射场任务中这种操作失误会急剧下降 。
因此 ， 多年后的EELV计划中 ， 德尔塔4火箭只在研制时进行了通用芯级的静态点火 ， 交付时只进行约3分钟的发动机交付试车而不再进行静态点火 。 波音公司解释原因为：阿波罗计划的发射任务都是载人任务 ， 因此每次发射之前都要对所有子级进行点火试车 。 但是对于非载人任务而言 ， 通常不会进行整级的点火试验 。 所以 ， 未来不再计划对一子级进行点火试车 。 研制过程中的通用芯级试验将是德尔塔4执行的唯一一次子级静态点火试验 ， 用于验证火箭的设计 。
进入新世纪后 ， 重拾阿波罗时代情怀的是SpaceX公司 ， 每发Falcon9芯级都会进行2次静态点火 。 这也是我们为SpaceX和Musk所倾倒的原因 ， 因为他们展现的是阿波罗时代的那种大气磅礴 。
这种磅礴背后 ， 可能有其深刻的技术和非技术原因 ， 譬如重复使用静态点火收益高 ， 以及商业火箭公司责权利的高度一致性 。
这种高度的责权利一致性只可能出现在创业初期 ， 创业容易守业难 。 在后土星五号时代 ， 有没有什么办法可以解决这个问题呢？
有办法！管理问题技术解决 ， 具体我们将在下篇探讨：提高运载火箭成功率的三大研制理念(2) 。
扩展阅读：
二向箔与降维攻击---FH成功的技术逻辑链及对我们后续工作的启示(3)|理念世界的影子
参考文献：
1.Rahman,Shamim&Hebert,Bartt.LargeLiquidRocketDevelopmentTesting--StrategiesandChallenges.JointPropulsionConference&Exhibit,2005.AIAA-2005-3564.
2.RockwellInternational.AdvancedNSTSpropulsionsystemverificationstudy.1989.NASA-CR-184306.
3.Lawrie,Alan&Godwin,Robert.SaturnV:TheCompleteManufacturingAndTestRecordsPlusSupplementalMaterial[M].ApogeeBooks.2010.
背景简介：本文作者笔名洞穴之外 ， 文章于2019年5月4日发表于微信公众号理念世界的影子（洞穴之外|） ， 风云之声获授权转载 。


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