“汽车如果出现了故障,还可以停下来检修;但飞船一旦上了天,是不可能给你检修机会的。”
1992年9月,我国载人航天工程正式立项。为了跟随国家航天发展的需求,黄文虎将深耕多年的故障诊断研究重心转移到飞船故障诊断技术领域。
1994年,随着中国载人航天工程的推进,一个关乎航天员生命安全的关键难题摆在了黄文虎的面前:针对神舟飞船设计阶段尚未预判的故障,设计一套能自动诊断的方案。
此前,黄文虎从为汽轮机叶片解决振动难题,到为发电厂大型机组“看病”,他总能在国家最需要的地方,用科技的力量攻坚克难。
但这一次,挑战前所未有。
“飞船在轨运行,航天员任务繁重,又不是专业的故障诊断专家,不可能亲自排查所有故障。”如何让飞船像拥有智慧的生命一样,能自动识别并处置各种故障,成了横亘在黄文虎和团队面前的巨大难题。
黄文虎与同事讨论工作
来源 | 中国科学家博物馆
无现成资料可参考,无成熟经验可借鉴。黄文虎带领10余名课题组成员一头扎进了这个未知的领域,创造性地提出了“天地一体化”的总体设计思想,覆盖故障检测、诊断、隔离和恢复4个流程。
这是一个大胆而精妙的构想:飞船在轨飞行的同时,地面建立一个与在轨飞船同步运行的模拟“飞船”系统。当轨道上的飞船传回异常信号,地面的“故障诊断”系统立即启动:先快速诊断出故障源,再在地面同步运行的“飞船”上进行验证。只有当模拟系统成功复现了故障现象,并验证了处置方案的有效性后,地面才会向太空飞船发送指令,启动装置自动排除故障。整个过程完全自动化,无需航天员参与,为航天员的生命安全上了一道最可靠的保险。
为了这个目标,黄文虎和他的团队夜以继日地工作。实验室的灯光常常亮到深夜,稿纸堆满了桌面,计算机的运算声伴随着他们度过了无数个不眠之夜。他们将多年积累的理论和方法,毫无保留地应用到这个全新的领域。
黄文虎与课题组讨论工作
来源 | 中国科学家博物馆
短短三年,黄文虎带领团队奇迹般地完成了“载人飞船船载故障诊断技术研究”和“载人飞船地面故障诊断技术研究”,并向飞船总体设计部门提交了详尽的载人飞船“故障诊断”系统的论证方案。
2004年1月,黄文虎出席航天三院三亚论坛并与参会成员合影留念(前排右5为黄文虎)
来源 | 中国科学家博物馆
2003年10月15日9时,我国第一艘载人飞船“神舟五号”在万众瞩目中成功发射。黄文虎率领团队完成的故障诊断系统,保障了“神舟五号”的顺利发射和安全运行。
“什么是幸福?当官、有钱都不是。对我来说,破解科技难题,那才是什么都比不了的幸福。”黄文虎用毕生所学为国家的重大装备“把脉问诊”,从轰鸣的发电厂到浩瀚的太空,在一次次惊心动魄的“诊疗”中,书写了科技报国的传奇。
科学家简介:
黄文虎(1926年7月22日-2022年5月19日),中国共产党优秀党员,中国工程院院士、机械动力学专家。
黄文虎长期致力于一般力学、动力学与控制学科领域的教学和研究工作,推动了我国航天器动力学与控制等工程科学的发展,是中国振动工程研究的倡导者和开拓者之一。
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