嫦娥一号奔月那晚，长三甲靠什么拐弯：他给伺服机构换了一套能源

2007年10月24日18时05分04秒，西昌卫星发射中心三号塔架，长征三号甲火箭点火升空。这是中国第一颗探月卫星嫦娥一号的“零窗口”发射——点火时间一秒都不能差，为的是把推进剂省下来，留给后面的路。飞行24分钟后，星箭分离，卫星进入预定轨道。

火箭从起飞到入轨，并不是一直笔直往上冲。它要按程序转弯，要在大气层里顶住风，要在每一级分离之后重新稳住姿态。几十米高的箭体，靠什么拐弯？靠摆动发动机。伺服机构接到控制系统的指令，把发动机推到一个精确的角度，推力方向随之改变，箭体也就跟着转过来。这一下要在极短时间里完成，不能迟，不能抖，也不能过头。

长三甲系列火箭上，那套负责两台氢氧发动机全轴推力矢量控制的伺服机构系统，技术负责人叫曾广商。嫦娥一号奔月那晚，他72岁。

从长沙到南苑，第一件差事是下工厂

1935年7月，曾广商出生在湖南长沙。父亲是电信职员，为人正直，做事敬业。他从小喜欢动手，做小制作、小实验，中学时动手能力已经很强。1954年，他考入北京航空学院自动控制系。1959年毕业时，国家正在发展尖端技术，他服从分配，进了国防部第五研究院一分院第一总体设计部。

那时的航天伺服，国内基本是一片空白。他到单位后的第一件差事是下工厂锻炼。在车间里，他改进设备、提高效率，也第一次看清图纸和实物之间隔着多远。回到研究院，他把在工厂摸到的东西整理成一套分析与设计方法，验证并深化了自己原来的设计思路。不久，他和有关单位一起迅速处理了一次故障，被记二等功、三等功，开始挑起技术担子。

最早的任务，是仿制小功率电动液压舵机。舵机和燃气舵，是早期火箭控制飞行的基本手段：在发动机喷口装上耐高温、耐冲刷的燃气舵，由舵机按电指令转动，靠高速燃气流产生操纵力。这条路走得通，但操纵力有限。要造更大的火箭，就得让整台发动机摆起来。

三根杯口粗的钢管，一齐断了

让发动机摆动，说起来只是一句话：给巨大的推力加一个可调的偏角。做起来是另一回事。大型液体火箭发动机是个复杂体系，功率一大，原本不起眼的扰动就会被放大。一次试验中，三根杯口粗的钢管因为谐振，一齐断掉。

曾广商没有急着去换更粗的钢管。他一头扎进发动机的摆动特性里，把机理一点点摸清楚，做出相应的仿真设备，先在试验台上把问题复现出来。当时国内没有现成的伺服器件可用，他干脆带着人把配套的伺服控制、动力、测量器件一件一件做出来。那几年，国际上航天电液系统正朝集成化方向走，他把这条路和自己的工程需求合到一起，研制出国际上首例10千瓦级完全整体式动压校正电液伺服机构——结构更紧凑，装卸维护更简单，使用性能也稳。

1969年，试车台上，发动机喷出的光柱摇曳起来。多年以后，曾广商和同事回忆起那个场面，仍然记得清清楚楚。

末级“一两值千金”，他换了一套能源

上世纪80年代中期，长征火箭已经成系列。通信卫星越做越大，寿命要求越来越高，国家决定研制运载能力更强的长征三号甲系列火箭。长三甲有四大关键技术，其中之一，是实现两台氢氧发动机全轴推力矢量控制的伺服机构系统，任务落到曾广商身上。

难点先卡在能源上。推力矢量控制系统是箭上耗能大户，而末级“一两值千金”：仪器轻一公斤，卫星就能重一公斤。国外同类产品用电池做能源，功率重量比上不去。曾广商提出一个在当时看来有些绕的方案：地面用电驱动，发射前用氦驱动，升空后用氢驱动，三种能源之间能自由、安全地切换。这套氢气—液压能源电液伺服机构系统属于国际首创，比国外同类产品功率重量比高10倍。

方案漂亮，试验很苦。氢气试验有爆炸危险，试验点只能设在试验站山顶旷野的开敞棚子里。气动机干磨卡死、配偶材料难筛选、二次启动困难、定子出现微小裂纹、寿命不足……问题一个接一个，队伍在山上过了几个严冬酷暑。

就在首飞前不久，氢氧发动机推力矢量控制试车出现停摆。已经到飞行试验基地的曾广商连夜赶回，把历次试验的数据一批批调出来比对，分析可能的机理，再一条条采取措施，把隐患排掉。1994年2月8日，长三甲首飞成功。

“一个型号一种新东西”

他常听到这样一句话：“老曾，你是一个型号一种新东西嘛。”这话不算夸张。从仿制小功率电动液压舵机起步，到10千瓦级整体式电液伺服机构，到机械反馈式第二代电液伺服机构，再到机电液一体化伺服机构与系统；世纪之交，载人航天工程开始使用整体式三余度、甚至四余度高可靠伺服系统，这条技术线，他一直在往前推。伺服机构的能源，也从发动机机械传动，走到毒性燃料和液动机泵，再走到低温氢气和气动机泵。

他主持研制了16种用于大型运载火箭推力矢量控制的伺服机构系统，以及百余种伺服动力、控制、测量器件。长征系列火箭研制中，他两次被荣记一等功，后来获国家科技进步特等奖3项。1999年，他当选中国工程院院士，属机械与运载工程学部。

路漫漫其修远

在中国工程院院士画册里，曾广商写下一段儿时的记忆：“记得儿时有一首民歌唱道：‘走不到的天边哟，走不尽的草原，草原过去是天边，天边底下是草原！’说的是路漫漫其修远，人生如是，学问如是。”

伺服机构在火箭上不算显眼。它不产生推力，也不决定航向，只负责把控制系统算出来的那点指令，变成发动机看得懂的动作。可就是这一下，决定了火箭能不能顺着预定的轨迹拐过去。论证、立项、遭遇挫折，他几次陷进久攻难克的境地，外人很难体会那种着急。

他今年九十一岁，仍担任中国运载火箭技术研究院科技委顾问、第十八研究所首席专家。

嫦娥一号早已完成使命。当年那枚长三甲上的伺服机构也换了几代。火箭要拐弯，还是那三件事：接指令、出力气、收得住。