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張貴田

中國工程院院士液體火箭發動機專家

張貴田,男,漢族,1931年12月20日出生,河北省藁城縣人,中國共產黨黨員,液體火箭發動機專家,中國工程院院士,國際宇航科學院院士,國際歐亞科學院院士,中國航天科技集團有限公司科技委顧問。

1953年—1955年,張貴田在北京外國語學院留蘇預備部學習;1961年,畢業於莫斯科航空學院液體火箭發動機專業;1961年—1983年,在七機部液體火箭發動機研究所先後擔任設計室主任、副所長、所長;1984年—1993年,在航空航天工業部067基地擔任基地主任;1993年—2002年,中國航天工業總公司067基地先後擔任科技委主任、科技委常委、副主任;2002年,在中國航天科技集團第六研究院科技委先後擔任副主任、主任;1995年當選中國工程院院士;2002年當選國際宇航科學院院士、國際歐亞科學院院士。

張貴田一直從事液體火箭發動機的研究、設計工作。

人物經歷


液體火箭發動機專家
液體火箭發動機專家
1931年12月20日,張貴田出生,河北省藁城縣人。
1947年3月,在參加共產黨地下組織的二哥的引導下,張貴田在河北省深澤縣郵政局參加了革命工作,任交通員、交通班長,並被批准加入中國共產黨。
1947年3月—1948年12月,在河北省深澤縣郵政局工作。液體火箭發動機專家張貴田(4張)
1948年12月—1950年9月,在天津市郵政管理局工作。
1949年元月,隨中國人民解放軍進入天津市,在市郵政局軍郵台任收發員。
1950年9月,被選派到天津市工農速成中學學習。
1953年9月—1955年9月,張貴田被送到蘇聯莫斯科航空學院學習液體火箭發動機專業知識。
1955年9月—1961年3月,在莫斯科航空學院學習液體火箭發動機專業知識。
1961年3月,張貴田學成歸國,被分配到國防部五院火箭發動機設計部工作,先後擔任設計員、工程組副組長、工程組組長、設計室主任、主任設計師。
1961年5月—1983年12月,在七機部液體火箭發動機研究所先後擔任設計室主任、副所長、所長。
1970年4月24日,在參加中國第一顆衛星發射任務后,根據中央三線建設的戰略部署,張貴田和同事們積極響應黨和國家的號召,離開了北京,來到秦嶺腹地,繼續投身於航天科研工作,歷任七機部11所主任設計師、副所長、所長、戰略導彈副總設計師。
1984年5月,任航天部067基地主任兼總工程師。
1984年4月—1993年9月,在航空航天工業部067基地擔任基地主任。
1988年,任長征二號捆綁式運載火箭發動機總指揮。
1993年7月—2002年4月,中國航天工業總公司067基地先後擔任科技委主任、科技委常委、副主任。
2002年4月,在中國航天科技集團第六研究院科技委先後擔任副主任、主任。
1995年,當選中國工程院院士。
2002年,當選國際宇航科學院院士、國際歐亞科學院院士。
1961年,歸國后的張貴田參加了我國第一台自行設計的可貯存液體火箭發動機的研製工作。火箭發動機被稱為運載火箭的“心臟”,是火箭研製中最關鍵、最困難的部件之一。60年代初,我國在液體火箭發動機研究領域尚處在初創階段,物質條件相當簡陋,技術基礎相當匱乏,國際上業已掌握相關技術的國家則嚴守機密,密不透風。在這種條件下,要突破作為航天尖端技術中的技術關鍵,張貴田和他的同事們面臨著一系列嚴峻的技術考驗,其中包括一個重大的難題——火箭發動機燃燒不穩定的問題。
發動機工作過程是箭體內的兩種推進劑由渦輪泵提壓后噴入燃燒室燃燒,產生高速燃氣流,使火箭脫離地球引力飛向太空。如果燃燒室噴注器設計不合理、參數選擇不當,進入燃燒室的兩種推進劑霧化、混合狀況不好,在飛行中燃燒室會產生不穩定燃燒,燃燒室會嚴重燒蝕和產生劇烈的振動,使整個發動機系統遭到破壞。
在近兩年的時間裡,這個問題始終困擾著張貴田和同事們,大家食不甘味,寢不安席。
“一定要把這個‘鬼’捉住!”他暗暗下定決心。先後進行了上百次試驗,判讀了成千上萬個試驗數據,查找國內外大量資料,對任何一個疑點都不放過。經過了反覆計算和分析,對試驗程序進行了多次改動,對產品結構進行了一再改進,潛心推演,終於抓住了不穩定燃燒的活動規律,進而發現是燃燒室的固有頻率正好與燃氣的壓力振蕩耦合導致了不穩定燃燒,這正是困擾當時世界許多國家航天專家的高頻振蕩問題。
找到了問題的癥結,就可以對症下藥了。經過縝密而深入的研究,張貴田提出了設計的主導思想:首先對燃燒室進行分區,以改變聲頻振蕩的固有頻率;同時改變推進劑的流量及混合比,合理分佈燃燒釋放的能量。在這種思想的指導下,採用“液相分區法”這一有效措施來抑制不穩定燃燒,獲得了成功。後來“液相分區法”和固體隔板相結合的方案被用於多種發動機的設計。經過上百台發動機的地面和飛行試驗,不穩定燃燒的“鬼”再也沒有露面。在大量實踐的基礎上,他進而提出“液相分區機理對任何液體火箭發動機都是有效的,僅是由於推進劑及具體結構不同、具體措施不同”的觀點,在國內同行中得到廣泛認同並獲得應用。
張貴田攻克了不穩定燃燒這一技術難題,為我國火箭發動機的研製開闢了道路。這一研究成果獲得1978年的“全國科學大會獎”。
1965年,國家下達了651工程任務,即發射第一顆人造衛星。這需要新研製運載火箭第二級液體發動機,張貴田擔任運載火箭發動機主任設計師,這是我國研製的第一台高空發動機。這種發動機要求結構輕、性能高,其關鍵是火箭飛上高空后,如何在失重情況下點火啟動。
在研製這個發動機時,正值“文化大革命”時期,上級組織的信任和關心,為研製工作排除了大量干擾,確保研製工作得以順利進行。在研製工作中,他首次在國內採用了膨脹比為50∶1的高空大噴管,將渦輪廢氣引入燃燒室,碟形啟動活門等先進技術,使發動機布局緊湊、結構合理、重量輕、高性能、高可靠。在發動機高空點火、提高比沖、試車及參數測量等難關突破以後,1970年1月,新研製的運載火箭用這個發動機進行了飛行試驗。從外測、遙測數據分析二級發動機的高空點火、啟動、關機等都很正常。但他仍不放心:在實際飛行中,發動機在高空工作的情況到底怎麼樣?
要解答這個問題,就必須到火箭殘骸落區去尋找試驗發動機的殘骸,以便更準確地驗證分析發動機的工作情況,做到眼見為實。當時已經臨近春節,他不顧家人對春節團聚的期盼,主動要求到遠在新疆塔克拉瑪干大沙漠的落區尋找發動機的殘骸。他和另外三名設計人員在茫茫大沙漠中餐風宿露,最後終於找到了發動機殘骸。經過分析,證明飛行試驗中二級發動機工作狀況良好,設計合理,為發射衛星用的發動機可靠性評估找到了依據,他心裡這塊石頭才落了地。
1970年4月24日,長征一號火箭成功地將我國第一顆人造地球衛星送上太空,開始了我國航天事業的新紀元。長征一號火箭二級高空發動機研製一次成功,獲1978年全國科學大會獎。
1973年七機部唐山會議根據我國航天事業發展的需要,決定發射地球同步軌道通信衛星。其技術重點,除衛星之外,採用常規發動機的運載火箭還需要研製出高性能的、能二次啟動的三級火箭發動機。張貴田作為發動機主任設計師,開始了新一輪的技術攻關。
多次啟動的三級高空發動機研製面臨一系列新問題。發動機的比推力、結構重量等性能參數,對火箭的有效載荷影響極大。由於發動機採用了新的程序,極大地增加了研製難度。為了提高性能,增加可靠性,減輕重量,特別是解決高空多次啟動等技術難題,他和同事們付出了異乎尋常的努力,設計人員為了要在1500千米以外的生產廠家解決生產中出現的問題,他們克服了重重困難,最後這些難題全部得以解決,三級高空二次啟動(雙向搖擺)發動機達到了當時國際同類發動機的先進水平。並作為長征四號甲運載火箭的發動機,成功發射了太陽同步軌道氣象衛星,並為風雲一號氣象衛星的連續發射成功作出了重要貢獻。
三級火箭發動機1978年獲全國科學大會獎。長征四號甲運載火箭於1991年榮獲了當年全國惟一的“國家科技進步特等獎”,他作為研製代表到人民大會堂參加了領獎大會。
張貴田作為型號副總設計師和發動機主任設計師,組織和主持了我國第二代液體洲際導彈發動機的研製。他在親自參與並制定一、二級發動機燃燒室方案時,大膽決策並首次採用了先進的聲腔技術,有效地抑制了發動機的不穩定燃燒,提高了發動機的性能和可靠性。三級末修姿控發動機首次採用了雙組元推進劑,在研製過程中,他攻克了噴注器、燃燒室抗氧化高溫塗層等一系列技術關鍵,大幅度地提高了發動機的性能,開創了我國雙組元末修姿控發動機的新領域。雙組元末修姿控發動機首次創造性地應用於洲際導彈減少了非制導誤差,顯著地提高了命中精度,鞏固並提高了國防實力,填補了我國在該領域的空白,為我國航天多次啟動軌道級和姿控發動機研製打下了堅實的基礎。並將此項技術儲備成功地用於我國第二代固體戰略導彈的末修動力系統中,使我國末修姿控發動機技術上了一個新台階。
張貴田作為我國大型運載火箭發動機技術的主要負責人之一,不僅立足現實,重視精益求精地吃透我國現有火箭發動機的技術關鍵,而且放眼長遠,非常重視我國未來運載火箭特別是發動機的預先研究。
早在1982年,他在擔任我國液體火箭發動機研究所所長時,就做出戰略性的安排,提高現有火箭發動機性能,進一步挖掘其技術潛力。1984年他擔任067基地主任后,在基地科研經費十分困難的情況下,仍然重視預研工作,組織力量對發動機大噴管技術、推進劑利用系統等課題進行預先研究,並取得了多項研究成果。
1989年根據對外發射需要在18個月內研製出新型的大推力火箭,即後來的長征二號捆綁式運載火箭。而留給液體火箭發動機的研製周期僅15個月。當發動機設計任務書下達到067基地后,張貴田在充分組織論證的基礎上,利用預先研究成果,很快就拿出可行的技術方案。在他的精心組織下,研製工作進展順利,僅用14個月,就研製生產出可供飛行用的大小發動機25台。
長征二號捆綁式運載火箭發動機的研製成功,使我國長征火箭的近地軌道運載能力從不足2.4噸提高到9.2噸,為我國火箭躋身國際商業衛星發射市場作出了重要貢獻。該發動機的適應性改進型用於長征2F火箭,為我國首次成功發射神舟號試驗飛船作出了重大貢獻。
進入20世紀90年代,世界各國在航天領域的競爭日趨激烈,有著多年從事對科研、生產、試驗統一管理經驗的他,根據工作中的親身體會及對國際航天技術發展趨勢的深刻把握,積極跟蹤世界領域裡的液體火箭推進技術先進水平,組織人員開展了對具有世界先進水平的液氧/煤油發動機的研製工作。早在1985年,他就積極向有關領導提出在我國應儘早開展液氧/煤油發動機研製的建議。
這種新型的發動機與我國現有的常規火箭發動機相比,有許多突出的優點:一是使用我國資源極為豐富的煤油作為燃燒劑,經濟適用,成本低;二是推進劑無毒、無污染,有助於保護環境;三是使用一系列的新材料、新工藝、新設備、新技術,能夠帶動我國相關領域的科技發展;四是性能高,可大大提高火箭的運載能力,可使我國液體火箭發動機技術上一個新台階,為研製新型運載火箭所需要的動力技術打下堅實的基礎。但是,這種發動機的技術要求高、研製難度大,它採用的推進劑、循環方式、研製途徑與過去的發動機研製大不相同,我國既沒有這種發動機的研製經驗,也缺乏現成的技術資料,研製難度不言而喻。
1987年,根據國家“863”高技術航天領域專家委員會的研究計劃,張貴田組織了對液氧/煤油發動機的可行性論證和預先研究,完成了對液氧甲烷、液氧丙烷、液氧煤油的傳熱試驗和點火試驗。
在研製中,他除了要解決設計方案選擇等關鍵技術外,還要解決研製中的試驗設施、加工設備、材料、工藝、試驗方面的技術關鍵。他始終注意發揚技術民主、集思廣益、充分重視和尊重同行專家、設計人員的意見,對重大設計方案、重大試驗方案的選擇和確定,他都親自參加。既主動聽取各方面的意見,又敢于堅持發表自己的觀點,敢於負責、敢於決策。他始終堅持把質量、安全、可靠性作為頭等大事來抓。對每一項設計改進,都堅持在充分論證的基礎上,把工作做透、做實,決不放過任何一個疑點和隱患。
在張貴田和同事們的共同努力下,液氧/煤油發動機研製工作進展順利。現已完成了渦輪泵關鍵技術、燃氣發生器關鍵技術、閥門關鍵技術等課題的研究。已攻克了該發動機的關鍵技術,用國產煤油成功地進行了熱試車。成功地進行了我國首台液氧/煤油發動機發生器——渦輪泵聯動試驗,試驗結果與設計調整值一致,試驗系統工作協調,表明我國已成為繼前蘇聯之後第二個初步掌握在液氧/煤油發動機上採取補燃技術的國家。並於同年又進行了兩次液氧/煤油發動機發生器——渦輪泵聯動試驗,提前兩年完成了國家“863”計劃下達的研究課題,液氧/煤油發動機發生器——渦輪泵聯動試驗技術研究被評為國防科工委科技進步一等獎。
該新型發動機的研製及保障條件建設項目已被國家批准立項,正式轉入工程研製階段,已完成了液氧/煤油發動機的半系統試車,自行設計的整機試車均獲成功,研製工作進展順利。
新一代液氧/煤油發動機的研製成功,可形成運載能力大、發射費用低和高可靠、無毒無污染的我國新一代運載火箭系列,可使我國運載火箭技術和國際商業發射服務的競爭力提高到一個新的水平。
科學研究的發展歷程,就是人類從“必然王國”走向“自由王國”的歷程。其間成功和挫敗必然如影隨形。與成功相比,危難之處、挫敗之時更能顯示人的精神境界和人格力量。張貴田的科研生涯就是一個鮮活的例證。
1992年3月22日,中國發射“澳星”的長征二號捆綁火箭在西昌衛星發射中心騰起一團團桔黃色的濃煙,但卻沒有升空。此時的火箭已經成為一枚令人望而生畏、避之惟恐不及的定時炸彈,世界在一剎那呆住了。
當時作為發射副總指揮的張貴田和其他領導很快出現在毒氣瀰漫的發射現場,查看故障。而這時攜帶幾百噸推進劑的發動機噴管還不斷地冒著燃氣,隨時都有爆炸的危險。事後有人問他,你想過那時有多危險嗎?他風趣地說:“想過,但那是在離開發射現場以後。”
把生命攸關的危險置之度外,異乎尋常的艱難自不待言。“澳星”首次發射失利后,一副異常沉重的擔子落在張貴田和067基地的肩頭——國家要他們在兩個月的時間裡拿出8台大型火箭發動機來。而按平常的進度,研製8台發動機至少要半年時間,兩個月無異天方夜譚!但“燕趙自古多慷慨悲歌之士”,張貴田向航天部領導立下軍令狀:“完不成任務,我就去當楊繼業!”
兩個月後,8台優質火箭發動機按時交付。幾個月後,我國“長二捆”火箭在西昌呼嘯而起,準確地將“澳星”送達預定軌道。由於張貴田在科研工作中敢打硬仗,被當時航天部領導和同事們稱為工作中的“拚命三郎”。
“彈指一揮間”,中國航天事業已步入不惑之年,張貴田也由20多歲的青年逾過花甲之年,不用揚鞭自奮蹄,為了實現他今生最大的心愿,為了中國航天事業的再次騰飛,他仍然在航天事業這塊沃土上,不知疲倦地奮鬥著、拼搏著。

個人作品


出版日期名稱作者出版社
2005年《高壓補燃液氧煤油發動機》張貴田國防工業出版社
1990年《“中國液體火箭推進技術面臨的形勢和對策”》張貴田中國宇航出版社

獲得榮譽


獲獎年份獲獎項目名稱獎項名稱
2001年長征四號三級高空發動機國家航天局科技進步一等獎
2001年液氧煤油高壓補燃發動機渦輪泵聯動試驗關鍵技術研究國防科技進步一等獎
1991年長征四號A型運載火箭國家科學技術進步特等獎
1980年XX中遠程戰略導彈二級發動機的研製全國科學大會獎
1978年解決高頻振蕩不穩定燃燒全國科學大會獎
年份榮譽稱號
1995年中國工程院院士
2002年國際宇航科學院院士
2002年國際歐亞科學院院士
2010年光華工程科技獎
2002年何梁何利科學與技術成就獎
2013年航天功勛獎
-全國優秀科技工作者
-全國“五一”勞動獎章

主要成就


科研成就

20世紀六十年代初,中國首次自行設計當時中國國內最先進的液體火箭發動機,高頻不穩定燃燒問題一度成為發動機研製過程中難以突破的“瓶頸”,張貴田在中國國內率先提出再生冷卻隔板與液相分區相結合的方法,攻克了液體火箭發動機不穩定燃燒這一世界性難題,進而提出液相分區機理對解決任何發動機不穩定燃燒都是有效的觀點,為中國後續戰略導彈和運載火箭發動機研製開闢了道路。
張貴田參加並主持研製成功了中國第一台雙向搖擺二次啟動常規高空發動機,即長征四號A運載火箭第三級發動機,突破了雙向搖擺、二次啟動等重大關鍵技術。
張貴田領導完成了長征二號捆綁式運載火箭發動機研製,為增強長征運載火箭能力,躋身國際衛星發射市場,僅用14個月的時間,研製成功了助推器發動機和高性能二級發動機,長二捆發動機的研製成功,使中國近地軌道運載能力從不到2.4噸,一躍提升到9.2噸,多次將“澳星”等中國國內外衛星準確送入預定軌道,為發展載人航天技術打下了堅實的動力基礎,發動機通過可靠性增長等措施,圓滿完成了神舟飛船的發射任務,火箭發動機固有的質量可靠性得到極大提升。
20世紀90年代初,世界航天領域競爭日趨激烈,張貴田根據多年工作中的親身體會及對國際航天發展趨勢的深刻把握,積極跟蹤世界領域裡的液體火箭推進技術的先進水平,在向有關領導提出中國應儘早開展液氧煤油發動機研製的建議的同時,組織液氧煤油發動機研製團隊,開展預先研究和技術攻關。

人才培養

2011年11月9日,“航天連著你和我——院士專家校園行”啟動儀式和院士專家報告會在西北工業大學長安校區翱翔體育館舉行,張貴田為西北工業大學師生作了報告。
2016年,張貴田帶領的航天科技集團六院液氧煤油發動機研製團隊獲得了2015年由全國七部委和中央電視台聯合舉辦的“全國十大科技創新團隊”。

社會任職


張貴田兼任國家科學技術獎國防科技工業航天專業評審組組長、國家科學技術獎評審委員會委員、中國科學技術協會第六屆全委會委員、西安市科學技術協會主席、陝西省宇航學會理事長、陝西省科學技術協會常務理事、航天部科技委液體推進技術專業組組長、中國宇航學會液體火箭推進專業委員會主任委員等職務。

人物評價


中國工程院評:張貴田是中國液體火箭發動機領域的主要開拓者和學術技術帶頭人之一,為中國航天事業發展和國防現代化建設做出了重要貢獻。
西安航天基地評:張貴田不肯將人生的“亮點”留住在過去的時光和業績中,而是學到老,干到老,奉獻到老,奮鬥到老,一輩子堅守航天報國的初心,將自己的全部熱量都轉換成光,毫無保留地奉獻給了祖國的航天事業。
西安航天動力研究所付平評:作為中國液體動力事業的開拓者之一,張貴田把一生的精力和心血都交付給了祖國的液體火箭動力事業,國家需要就是他行動的號令,在信仰的戰場上,他始終一往無前。