“另类”的中美合作

有这么一种“大国重器”，某大国自己只能造单台最大输出功率35吨的（注：1吨是指它能产生9800牛的推力）。而且，据说该国在以1亿美元购买另一大国的一台50吨产品的时候签了一堆很“憋屈”的协议：

• 第一、产品不能用于军事用途；

• 第二、试验操作必须由卖方人员进行，买方不可单独使用，更不能拆解产品；

• 第三、必须由卖方指派的维修人员、使用卖方指定的零件对产品进行维修和保养；

• 第四、买方使用产品进行的所有试验，试验数据必须同步发送给卖方，交由卖方保管。

这样类似的条款，大概有不少国内单位都曾怀着五味杂陈的心情签过。

不过还好……上述购买设备的机构叫NASA（美国国家航空航天局），出口这个设备的公司叫中国航天科技集团一院702所所属希尔公司。

日媒在报道此事时曾表示，这是美国“30年来第一次对一个国家低头”。

这个试验设备的名字叫火箭振动试验台。

振动试验台起源于二次世界大战。二战期间，美军大量武器和军用器材运达前线时常常无法使用，经研究才知道，这些器材在生产时没有考虑到运输时的振动损坏等因素，振动试验因此首先进入军方。所以，振动台从诞生之初就带有很强的军事色彩。

特别说明一下，本文提到的振动台，并不是我们经常看到用于冶金、化工、建材等行业的普通振动产品，而是对各类军工、航天、高铁、船舶、核电等产品进行“体检”的关键仪器设备，尤其在航天领域，免不了“体检”这一关。

就拿运载火箭来说，因为火箭拥有超大推力，在发射过程中超音速飞行，再加上与各种气流碰撞，就会产生“震颤”问题。“神五”上天的时候，杨利伟所经历的“死亡26秒钟”就是当飞船上升至三四十公里后，飞船和火箭开始剧烈抖动所产生的共振造成的。

所以火箭在出厂使用之前，需要放在振动台上“体检”，让它给你振一振，抖一抖，这样还能完好无损的话，也就证明火箭的质量没问题。

别小看火箭的“震颤”问题，如果解决不好，可能会导致航天设备发生各种故障，甚至产生灾难性后果。

当年，前苏联研发了N1超重型运载火箭，以用来将苏联宇航员送到月球。但是发射任务最后以失败告终，火箭在升空过程中突然发生了爆炸。而那次发射失败除了导致火箭损毁之外，还造成了150多名科研人员遇难。这起事故的主要原因就是源于一种名为“纵向耦合振动”的现象。

1967年底拜科努尔航天中心的模型，来源网络

除了纵向耦合振动之外，还有很多种震动现象也会导致发射任务失败，比如说星箭耦合共振。1995年，长征二号火箭发射美国休斯公司的通信卫星失败，火箭飞行一段时间之后，先是卫星爆炸，后来导致火箭爆炸。事后调查发现，发射失败的主要原因之一就是由于星箭耦合共振所致。

所以，现在的航天器，都非常重视通过振动试验来检验产品质量的问题。

如此重要的测试手段，从上世纪50年代的“巴黎统筹委员会”，到“导弹技术控制机制”管制清单，再到后来的“瓦森纳安排”，西方国家一直将它纳入对我国的禁运军品物资名单之中。

上世纪80年代之前，1吨以上推力的振动平台，我国基本无法从国外进口；苏联解体后，西方国家稍微放宽了限制，改为禁运5吨以上推力的振动平台，之后又改为9吨以上。

但即便如此，我国也需要花重金才能买到这种设备。当时业界就有个说法：“吨台吨金”，也就是说，购买一台1吨推力的振动台，就需要花费1吨黄金的高价（约合4亿元人民币）。而更大的振动台则是拿着钱都买不到。

曾经有位外籍华人因为私底下出口一台9吨推力的电动振动台给我国的某军工科研单位而被该国政府查实监禁。

在这种脖子被卡的情况下，中国不得不再一次走上了自主研发的道路。

从3吨以下的中低端振动台起步，然后是5吨、6吨、7吨、10吨、12吨、16吨、18吨、35吨……，一步一个脚印，不断缩小与国际先进水平的差距。

一直到2013年，70吨级电动振动台历时近两年的研发，终于在中国航天科技集团一院702研究所问世。这是世界上推力最大的单体振动台，我国现役运载能力最大的火箭——长征五号（俗称胖5）的振动试验就是由它完成的。

也许有人会问，如果美国没有大型振动台，当初“土星五号”（注：迄今为止，人类历史上多次成功使用过的最大推力运载火箭，阿波罗登月计划的主力。）上天之前是怎么做的试验？

公开资料显示，“土星五号”所使用的振动台是用8个液压驱动器并联起来的振动台，如果按照单个振动台的推力而言，那么当时美国的振动台的推力大约为29吨左右。

还有一点和美国不同的是，我国制造的大推力振动试验台不是液压而是电动的。后者的主要优点嘛，首先是振动频率大幅提高。

公开资料显示，它的工作频率范围能达到2至2000赫兹，能实现2000赫兹高频随机振动，可以更好地模拟高频段环境振动，譬如飞行器在高速飞行时所经受的十分复杂的诸如气动噪声等外载荷的影响。

此外，电动振动台的维护更简便。

当然，多台并联模式也有它的独特优势，那就是总推力大。

好在我国目前还没有像“土星五号”或者“N1”那样“变态”的航天运载工具，单台70吨的振力也足够了。

不过，现在没有，不代表永远不会拥有。

2016年，中国航天科技集团公司再次获得突破，其下属第五研究院总装与环境工程部（北京卫星环境工程研究所）自主研制的140吨振动试验系统，顺利完成验收测试及某型号振动环境试验。据说，这是目前世界最大推力的电动振动试验系统。

这型产品也采用了并机模式。其垂直振动试验系统由四个35吨振动台组成，最大推力140吨，系统频率大于200Hz；水平振动试验系统由两个35吨振动台组成，最大推力70吨，系统频率大于300Hz。

而新闻里提到的“某型号”不禁让人浮想联翩。研制这么大的测试家伙，其对应的火箭型号莫不是一直在传说中的“长征九号”。

从网上流传的数据看，“长征九号”设计近地轨道运载能力为140吨，远远超过美国现役SpaceX猎鹰重型火箭的63.8吨，也超过了“土星五号”的119吨。不难推测，这应该也是奔着载人登月去的。

长征九号想象图，来源网络

紧接着，2020年8月28日，商务部发布的《中国禁止出口限制出口技术目录》新增了“大型振动平台设计建设技术”，这意味着该项技术，我国开始限制对外出口。

从这件事上，基本可以判断，我国在大型振动台的研制方面确实有一定的优势，无论是技术优势还是成本优势。

但是，我们也不能据此判断，美方就一定没有能力研制大型振动台。

火箭振动台这种东东属于非标产品，即不是按照国家颁布的统一的行业标准和规格制造的产品或设备，而是根据用途需要，定制化设计制造的产品或设备。

所以自己研制的话，成本高、时间长。而中国的产品质高且“白菜价”（例如中低端振动台的价格大概是国外同类产品的一半），权衡下来的话，只要不用于军事用途，可能还是外购划算。

因此上，中美之间这种较为罕见的“你情我愿”的交易就这么奇妙地发生了！