国内关注新闻:揭秘嫦娥4号登陆月背关键装备：变推力发动机

据《西安日报》2月17日报道，今年春节期间，被称为中国硬科技科幻大片的《流浪地球》热映。电影中太阳即将毁灭，人类在地球表面建造出1万多个巨大“行星发动机”，推动地球寻找新的家园。如同电影里展现的一样，“发动机”是人类探索太空的关键技术之一。推动地球移动的发动机，对于目前人类科技而言只能是“科幻”；但在前不久圆满完成的“嫦娥四号”工程任务中，美丽的嫦娥“四姑娘”代表地球上居住的75亿人类，第一次登上月球背面，却是我们这个时代太空技术发展高度的标志性成果之一。

嫦娥四号 图丨@新华视点

然而，又有谁知道，“四姑娘”这次人类历史上首次月背之旅，多亏她穿上了一双神奇的太空“舞鞋”——“嫦娥四号”变推力发动机。而变推力发动机的研制单位，就是位于西安的中国航天科技集团六院。

打造量身定制的太空“舞鞋”

2018年12月8日，从长征三号乙运载火箭上脱离后，“嫦娥四号”便信心满满，开始了她的太空“曼舞”。她知道，此去征程路遥遥，长达42万公里。

飞过漫长的旅途，“四姑娘”用一脚精准的“刹车”，成功被月球捕获，正式登上表演的“舞台”。动力下降、减速调姿、悬停避障……“嫦娥四号”穿上一双量身定制的“舞鞋”——7500N变推力发动机，时而“轻手轻脚”，时而“开足马力”……“四姑娘”在太空中一系列变换“舞姿”的动作，潇洒自如。

然而，鲜有人知道，这双量身定做的“舞鞋”出自中国航天科技集团六院变推力发动机研制团队成员之手。有媒体这样形容7500N变推力发动机的表现，既“推得精、飞得稳”，又“变得妙、落得准”。

值得一提的是，这双“舞鞋”最早“穿”在嫦娥三号的“脚”上。“三姑娘”是我国第一个在月球表面实现软着陆的探测器。落月过程要求发动机具备深度节流能力，能够实现多种推力工况的快速变化。7500N变推力发动机的研制，正是为了圆“三姑娘”的“探月梦”。

嫦娥四号落月软着陆瞬间

和“嫦娥三号”相比，“四姑娘”要实现世界上首次在月球背面着陆，环境更复杂，对发动机的要求也更严苛。“嫦娥四号”的这双“舞鞋”，不仅要更“漂亮”，性能也要实现新提高。而令“四姑娘”感到非常幸运的是，这一次穿在她脚上的这双舞鞋，真正地达到了要求：发动机外观涂层更美观，使用寿命更长；衡量发动机性能的指标——比冲，从原来的308秒提高到310秒。

看似不起眼的涂层和2秒钟的差距，这背后体现了六院变推力研制团队精益求精的态度。在产品的质量复查单上，200多根导管、400多条焊缝管路、400多处螺钉连接都要做到精细化处理。为了让运动部件配合更加准确，研制团队将零件加工精度提高到0.005毫米。

变推力发动机主任设计师兰晓辉依然记得，在一次对即将交付产品的电性能测试中，有一个电磁阀开启时间超出了设计要求的几毫秒。尽管交付在即，为了达到“满分”标准，团队成员还是将产品重新拆卸、查找问题根源，最终成功解决问题。而他们所做的这一切，只为让“嫦娥四号”能在险象环生、环境复杂的太空上演最美的“舞姿”，以最稳健的方式实现月背落月的目标。

十余载艰难跋涉 攻克技术难关

其实，这双“舞鞋”的研制之路，早在2006年已经开启。当时，“嫦娥三号”动力系统“最后一棒”的重任，落到了中国航天科技集团六院变推力发动机研制团队的手中。面对一无经验、二无材料的窘境，他们决定依靠自主创新，研发国产变推力发动机，解决“嫦娥三号”的动力问题。更为棘手的是，这双“舞鞋”要求5年内完成交付。而常规情况下，从论证设计到产品交付，研制一种新发动机至少需要10年时间。时间紧、任务重，研发团队的压力可想而知。

接到7500N变推力发动机研制任务之前，兰晓辉多年从事运载火箭三级发动机二次启动研制工作。外人看来，高空发动机与变推力发动机有着多次启动、高工况工作的共同特点。但从专业角度来说，二者一个是固定推力、一个是变推力；结构设计方面，一个是固定部件、一个是活动部件，可谓天差地别。