此”黑科技”将为我新一代载人火箭提供重要技术支撑

据微信公众号“中国运载火箭技术研究院”11月6日消息,近日,火箭院703所牵头,联合总体设计部研制出我国首个“3.35米铝锂合金箱底”。该箱底为整体成形,一条焊缝都没有,而且材料实现了升级换代,标志着我国运载火箭贮箱制造技术取得重大突破!

3.35米铝锂合金箱底旋压件

火箭箱底上有260道焊缝

在我国现役火箭上,每一个火箭的燃料贮箱都有两个箱底。每个箱底,看上去就像半个西瓜,传统工艺是由8个瓜瓣儿、1个顶盖和1个过渡环“拼焊”而成。算下来,每个箱底上一共有10条主焊缝。

瓜瓣儿“拼焊”而成的贮箱箱底

703所旋压专项副主任工程师温涛介绍,一枚火箭上通常有26个箱底,约有260道焊缝,总长度将近一千米。

焊缝由于破坏了材料的连续性,是整个箱底上最薄弱的环节。焊接中容易产生气孔、变形、裂纹等缺陷,影响箱底的可靠性和合格率。而焊缝一旦开裂,甚至会导致燃料泄漏,影响火箭发射成败。因此,每一个箱底在交付前,都要经过严格的质量检验。

“而且,焊缝的部位比较厚,这样就会增加火箭的重量。取消焊缝后,火箭能够减重60公斤。”温涛说。

变“拼焊”为“整体成形”

之所以会有焊缝的产生,是由于采用的是“拼焊”的生产工艺。焊接前,每一个瓜瓣、顶盖还要历经下料、淬火、拉深成形、修整等十多道工序。因此,火箭箱底一直是火箭贮箱部组件中结构最复杂、制造难度最大、生产周期最长的产品。

一次旋压成形的铝锂合金箱底

温涛介绍,“3.35米铝锂合金箱底”采用的是整体旋压成形工艺,就是一块板材在一个数控程序内、通过一个模具、历经一次装卡,一步成形、整体成形。

整体旋压成形,制造工序少、周期短,而且可靠性高,整个箱底上没有一道焊缝。原来,一个箱底的生产周期要两三个月,现在15天到20天就能完成。

为重型火箭、新一代载人火箭

研制提供重要支撑

在国际上,铝锂合金箱底代表了运载火箭贮箱的发展方向,整体旋压工艺更是大势所趋,但其整体成形难度很大,目前只有美国、日本、欧洲掌握这项技术。

一直以来,我国运载火箭贮箱应用的都是第一至三代的常规铝合金材料,第四代铝锂合金材料一直未能得到成功应用。

试制的第一个铝锂合金箱底

温涛介绍,铝锂合金是一种先进的轻量化的结构材料,它最大的优势就是密度小、强度高。采用这种材料,能够让箭体结构减重15%以上,运载效率提升20%,这对提升运载能力要求较高的大型运载火箭来说具有重要意义。

而相比常规铝合金,铝锂合金却不易成形,整体成形就更难了。703所通过上百次的试验和大量的精确计算,攻克了箱底变形抗力、成形温区、成形路径、变形量与道次分配4大技术难关,试制的第一个铝锂合金箱底就获得成功。

3.35米铝锂合金箱底旋压件

“铝锂合金箱底整体旋压成形”工艺的成功掌握,将为我国重型运载火箭、新一代载人火箭等的研制提供重要技术支撑。

温涛介绍,攻克“3.35米铝锂合金箱底”的成形工艺只是第一步。后续,他们还将继续试制“5米铝锂合金箱底”,并实现火箭箱底由有模具成形到无模具成形的跨越。

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