逃逸塔（装在飞船顶端的逃生装置）

研制历史

逃逸塔

逃逸系统也叫逃逸塔，在飞船的顶部，塔高8米，从远处看像是火箭上的避雷针，与一般火箭圆锥形的头部很不相同。

它的任务是在火箭起飞前15分钟到起飞后160秒时间段内，也就是飞行高度在0公里至110公里时，万一火箭发生故障，它的顶端的11个火箭推进器可以拽着整流罩里的轨道舱和返回舱与火箭分离，并降落在安全地带，帮助飞船上的航天员脱离险境。

逃逸救生系统是因为火箭可能出现危及航天员生命安全的故障而存在的，因此在制定逃逸系统方案，提出逃逸系统设计指标之前，首先要清楚究竟会发生哪些故障。

从火箭发生过的事故以及美苏的载人航天经历可以看出，上升段最大的危险来源于火箭，最严重的后果是火箭爆炸，因此最有效的方式是“逃离”危险区域。

基本概念

逃逸塔

特点

由于逃生塔安装在火箭顶部，逃生塔分离与传统的分离方式相比，具有以下特点：

（1）逃生塔分离为向前分离；

（2）逃生塔分离时芯级仍处于工作状态，具有较大过载；

（3）逃生塔分离时在低空进行，空气阻力较大，需考虑空气阻力影响；

（4）由于逃生塔与运载火箭沿同一轨道飞行，并且运载火箭仍在加速运动，为防止逃生塔与运载火箭相碰撞，在逃生塔上增加了偏航控制发动机。

美新一代火箭将设逃生系统

2014年10月27日，美国航天局安塔尔火箭在升空6秒后发生爆炸。相关人员认为他们的运算几乎完美，但是却发生了爆炸。该火箭原本负责发射向国际太空站进行补给服务的载运飞船天鹅座宇宙飞船。据NASA公布的录像显示，火箭升空后突然爆炸。目前仍不清楚事故原因。

据新加坡《联合早报》2014年11月2日报道，美国新一代火箭将增设逃生系统，以便在发生类似日前无人火箭发射后发生爆炸的事故时，宇航员有机会逃生。

美国宇航局现已退役的太空船都没有设置逃生系统，因为该机构认为这些太空船很安全，可是事实证明并非如此。1986年1月28日，美国“挑战者”号(Challenger)太空船在佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空一分多钟后爆炸，造成七名太空人丧生，火箭设计者因此意识到纳入逃生系统的重要性。

美国宇航局效仿上世纪60年代“水星”和“阿波罗”太空船的设计，将在新一代载人太空船“猎户座”号(Orion)的顶部增设一个火箭推进式逃生塔，一旦发生事故，太空人可利用逃生塔脱离出问题的太空船，并安全降落。这个“中断发射系统”可以在几毫秒内启动，并在数秒内将逃生舱弹射到1.6公里以外。

曾担任美国宇航局太空船项目经理的黑尔说：“我们证实了，太空船上没有发射逃逸系统是个错误……因此目前正进行大量工作，要在‘猎户座’太空船上建造一个发射逃逸塔。”

黑尔指出：“这是一个大而重的太空舱，需要大而重的火箭推动升空，并脱离有问题的火箭推进器。”“猎户座”太空船将执行的任务是在距离地球418公里的太空站以外的深层太空。美国宇航局要求负责将宇航员运送至太空站的商业公司，在其太空船上配备发射逃生系统。

私营的太空探索技术公司明年将测试一项新技术，利用太空舱自身的转向推进器使之脱离发生故障的火箭。波音公司则计划在其CST-100飞船上使用类似的推进器中断飞行系统。

目前，太空站宇航员搭乘的俄罗斯“联合”号飞船配备了“阿波罗”式的火箭推进发射逃生塔。在“联合”号飞船47年的飞行中，其逃生系统曾经在紧急情况下使用过一次。

美国宇航局要求商业航天器的安全性达到其原有太空船的1000倍。

逃逸系统

逃逸系统是被公认为火箭研制中最难啃的一块骨头。

由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院负责研制。

系统结构

逃逸系统结构复杂，由五种固体发动机及整流罩的上半部分组成。这五种发动机分别是逃逸主发动机、分离发动机、偏航俯仰发动机、高空逃逸发动机和高空分离发动机。

逃逸主发动机的任务是为逃逸飞行器与故障运载火箭的分离及逃逸飞行器脱离危险区提供动力。

逃逸分离发动机的任务是为返回舱与逃逸飞行器的分离及逃逸塔和运载火箭的分离提供动力。

偏航、俯仰发动机的任务是，当发射台逃逸时，使逃逸飞行器能够偏出一定的水平距离（为返回舱着陆提供条件），其它情况逃逸时使逃逸飞行器偏出故障火箭的飞行轨道，将其布置在分离发动机的上部，以便在相同的推力下能够产生更大的力矩。

高空逃逸发动机的任务是：在逃逸塔抛掉以后，为逃逸飞行器提供离开故障火箭的动力，同时在发射台附近用来提高发射台逃逸弹道顶点的高度和水平距离。

高空分离发动机的任务是：在无塔逃逸时为返回舱与逃逸飞行器的分离提供动力。

发动机分布在位于火箭头部的逃逸系统和上部整流罩上，上部逃逸塔内有10台发动机，从上至下为控制、分离、主逃逸和高空逃逸发动机，前三种负责39公里高度以下的逃逸工作，后一种在39至110公里高度内发挥作用。

细心的人都会发现，逃逸发动机的外形很是特别，喷管弯弯的，倒挂着，和别的火箭发动机喷管都不一样。

面对这种“异型”的东西，我国的火箭发动机专家们也曾“迷惑”过，当年仅从有限的外国报纸、杂志上偶尔看见过，甚至都搞不清哪个是发动机，也不知道它到底行不行。

1993年5月，当时的发动机主任设计师、现任总设计师刘霓生赴俄罗斯考察时，与俄方人员谈起发动机时，仅一个发动机外壳，人家开口就要80万美元，令他这个中国同行很是受“刺激”，心想还是回去自己搞吧，不信我们搞不出来。

渐渐地，我们要搞的发动机是什么样，他们在脑中有了大致轮廓，那就是借鉴美俄两个航天大国的各自经验与特点，走出具有中国特色的路。

经过选型、论证、研制、试验，到1995年4月19日，逃逸发动机第一次矗立在了位于秦岭深处的试车台上，大家对它充满希望。

巨大的轰鸣声在山谷里回响起来，不过1.6秒，喷管弯处突然喷出了火苗，并很快就烧出一个大洞，现场的人们都惊呆了。

只不过片刻工夫，发动机的壳体都被烟火熏得黑黑的，山上的草也被烧着了，试车台周围一片惨状，议论声也随之而起。

这种倒挂的喷管又一次引来质疑。

经过改进，这一年的8月底，逃逸发动机第二次立在试车台上。设计师们的压力显得比第一次还要大，生怕再出现什么“闪失”。

发动机在试车台应“挺”3.2秒，如果像上一次顶不过1.6秒，逃逸就成了一句空话。发动机点火了，有人算计着时间。

一分一秒过去，发动机经受住了考验。

但经检查，弯管内部2厘米厚的绝热层却被烧光了，露出了金属部分，高压高温的燃气造成了对喷管的严重烧蚀，其后果是会影响发动机的可靠性。

动力研究

这时候，在航天科技集团航天动力研究院，上上下下全都积极行动起来，在攻关战中“冲锋陷阵”。动力机械厂50岁的铣工李雅杰，一位绝技绝招人才，在技术攻关中立下汗马功劳。

加工弯管无从下手，他就想办法改进工装并不断加以完善。

他干第一个弯管时，用了24天，以后只用8天就可完成。

发动机的壳体到他手里时，已经在其他工序上干了三个月，是否满足设计、工艺要求，就看他这价值70万的最后一刀了。他内心的压力也很大，尤其是头两年，来活时心里直害怕。

而他干的活，必须跟绣花似的，心得静，一点问题也不能出。他铣密封槽的时候，压力最大，就像雕刻一件艺术品，必须一刀一刀地用心完成每一个细节，如果稍有心浮气躁，就有可能起不到密封作用了。

在加工发动机的绝热层时，由于使用的材料掉毛，粘在手臂上引起过敏，弄得皮肤有红又肿，后来是靠胶布将侵进皮肤的纤维一点一点粘下来的，苦着实吃了不少。

发动机的形状复杂，工作环境苛刻，瞬时承受的力非常之高，因此，仅在绝热方面，就有十几个项目需要工艺攻关。

承担此项任务的研究所，试验了多种绝热材料。

一种碳纤维的绝热帽，一开始是用手贴，手可以进去，但使不上劲。改用胶粘的办法后，一个绝热帽就得干20多个昼夜。

那种材料的气味特别大，还得弯着腰干，一些人因此呕吐不止。材料贴好后要固化，这时若产生气泡，就会像爆米花一样裂开，这就还得改进工艺。

1997年4月下旬，逃逸发动机第三次试车。改进后的绝热套安装到了发动机里。点火发动到3.2秒，一切正常。

发动机的震动刚刚停下来，逃逸发动机第一任总设计师陈立学很快就走近试车台，用手抚摸了一遍发动机，一点也不烫手。

第二次试车时，他也曾想这样摸一下的，但当时弯管处已经烧得发蓝，他没敢碰。这一次，他放心地笑了：发动机的难题到此彻底解决了。

此后，有俄罗斯专家到航天动力研究院讲学，评价他们研制的逃逸发动机质量可靠，比俄罗斯的水平更高。

整个逃逸系统的结构生产，都很复杂与艰难。但是，就像解决发动机的难关一样，1997年第一季度，逃逸系统结构生产全部完成交付，最终保证了火箭全箭研制、试验的顺利进行。

最先进

目睹“神舟”号载人飞船发射壮观景象的人们一定都会注意到，在火箭顶端有一个似避雷针似的尖塔状装置。它便是完全由我国自主研制的载人航天逃逸救生系统，学名叫逃逸塔。它承担着在火箭发射过程中万一发生危及航天员生命安全的意外紧急情况，确保航天员瞬间逃生、安全返回的任务；同时在发射顺利时它还必须点火工作脱离箭体让飞船得以继续飞行，因此，在整个发射过程中逃逸塔备受瞩目。“神舟”无人试验飞船四次遨游太空，逃逸系统次次成功经受了考验，成了航天员放心大胆去巡天的“定心丸”。承担逃逸塔动力装置研制工作的就是中国航天科技集团第四研究院，他们创造出堪称目前国际上性能最完善的逃逸救生方式的奇迹。

世界难题

国外航天技术发展的历史证明，威胁航天员的故障大多发生在火箭发射段，因此，解决火箭发射故障逃逸救生技术，是一项世界性难题。我国政府在载人航天工程立项伊始，就庄严地宣称：我们不仅要有高可靠、高安全的“神箭”、“神舟”，还要有万一遇到意外紧急情况确保航天员安全生还的一流的逃生设置。逃逸塔是确保航天员生命安全的重要保障系统，由于形状特殊、要求极高且是从零起步，技术难度很大，因此，逃逸系统的研制从一开始就被确定为载人航天必须突破的三大技术难关之一。

四院人不会忘记，1995年4月19日，整个逃逸系统动力装置4个型号10台发动机中最大、也是结构最复杂、研制难度最大的主逃逸发动机，首次热试车点火后不到1秒钟，摄氏3000多度的高燃速火焰瞬间将四个前置喷管的弯管部分全部烧穿，四射的火焰将整个试车台烧成了一片火海。乍暖还寒的天气，这个意外的“下马威”让四院人的心一下子掉进了寒冷的冰窖。试车的惨状让在场的许多人双泪长流。为了这个形状怪异像一只“四爪鱼”的大家伙，仅四院的机加工人就付出了整整一年的艰辛和汗水，由于当时设备条件有限，像这样的异型曲面，楞是工人师傅们用镗床、铣床一刀一刀给“抠”出来的。多少人心血的结晶，就这样毁于一旦，能不伤心吗？而且此时，距总体要求结束方案阶段的时间还剩下不到半年的时间，上上下下千百双眼睛盯着四院，来自各方面的巨大压力可想而知。

四院的领导连夜召开了事故分析会。尽管设计人员和工艺人员事先已经考虑到了这种特殊要求发动机燃烧室的烧蚀和冲刷环境会很恶劣，并采取了比传统发动机绝热层厚得多的绝热方法。但事实证明，传统的绝热方法和材料对这种要求异常苛刻的特殊发动机是根本行不通的。两总研究后决定，从设计、材料、工艺、技术等多方入手，多管齐下，成立十多个工艺技术攻关小组协力攻克难关。正值一年当中最为酷热的季节，一场旷日持久、牵涉甚广的百日攻关大战开始了。

四个月后，新的绝热材料和成型工艺找到了，并成功经受了地面热试车的考核，试车结束后界面解剖结果表明，绝热层不但没有烧穿，还有相当的余量，试车取得圆满成功。此时，距总体要求的转段时间还有1个多月，整体研制进度没有受到影响。至此，研制过程中遇到的第一个也是最大、最关键的技术攻关宣告胜利结束。他们先后攻克了瞬时大推力特种固体发动机设计、超高强度钢异型机械加工、高燃速推进剂配方及工艺、高燃速发动机抗冲刷抗烧蚀绝热防热、高燃速薄肉厚大推力发动机装药及精密测试技术等关键工艺技术难关，把10多项中国之最有的甚至是世界之最，写在了中国和世界航天史上，也把中国航天人的风采展现在世人面前。

1997年，逃逸系统动力装置在全系统率先转入试样阶段研制。1998年10月19日，全面考核“神舟”飞船应急救生系统综合能力的飞船“0-0”高度飞行试验获得圆满成功，四院研制的四种型号10台发动机均按指令第一次点火工作。“漂亮，太漂亮了！”现场观看发射的总装备部领导由衷地赞叹，“中国的载人航天工程可以进入飞行试验阶段了！”