面对国际难题,上海航天八年磨一剑,打造出100件火箭上的“皇冠”

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发布时间:2024-05-22 17:20

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提出一个独创理论,使之成为现实,甚至实现量产需要多久?上海航天的答案是8年。

10月13日,中国航天科技集团上海航天技术研究院149厂生产的第100件充液拉深整体箱底成功下线。这是国际上首次采用超薄板成形制造出的直径3米级火箭整体箱底,标志着149厂这座上海百年老厂拥有了一条国际领先的现代化生产线,并顺利达成产能目标。

破解“一次成形”国际难题

运载火箭是国之重器,是航天技术发展中的重要组成部分。运载能力有多大,航天的舞台就有多大。

贮箱是火箭的主体结构,占火箭结构干重的80%。其中,箱底在服役时承受内压、轴压、振动和冲击等复杂载荷的联合作用,是关系全箭可靠性的核心关键构件,被誉为火箭上的“皇冠”。

传统火箭贮箱箱底是由铝合金板材拼装、焊接而成,拼焊箱底生产工序多达20道以上,制造周期长、成本高,而且焊缝区需要加厚处理,使贮箱的重量大幅增加。

为了能让贮箱箱底拥有更强的“铁骨”、更轻的“体重”,哈尔滨工业大学苑世剑教授团队提出创新理论,通过“以柔克刚”的充液拉深成形技术,让无形的液体听懂“指令”,实现实时精准控制。

具体而言,这个过程相当于在一个硕大的密闭游泳池中,近万瓶矿泉水一边向内注水,一边往外放水,用液体“以柔克刚”的特点攻克了箱底一次成形中起皱的国际难题,满足了板材的冲压压力和支撑作用。

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整体箱底产品

把前沿理论转化为制造技术

新的理论和工艺只有真正落地,才能转化形成现实生产力。

在科技部、工信部等重点项目支持下,上海航天149厂联合哈尔滨工业大学、合肥合锻、机械科学研究总院组成攻关团队,承担起整体成形技术重大工程落地的重任。

八年磨一剑,团队进行了多轮的方案重构和迭代,终于突破一系列关键技术,研制出世界最大的板材流体压力成形装备。

在自主研制的装备上,团队经过反复试验,攻克了10余项工艺核心技术,在国际上首次采用超薄板直接成形出直径3米级火箭整体箱底,产品性能指标和加工效率可与国际先进产品媲美,成本显著优于同类产品。

上海航天149厂研制的整体箱底产品,由七块拼焊结构变为一块整体结构,消除全部焊缝,承压提高一倍多,大幅提高了火箭的可靠性,同时制造周期缩短三分之二,获得中国航天科技集团十大技术突破、科技进步奖等多项成果。

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全整体底贮箱成功合零下架

 稳定批产实现重大突破

在上海航天149厂,已建成国内首条3米级整体箱底制造生产线,形成年产300件整体箱底批量生产能力。

整底产线工作组组长堵同亮说:“从第1件到第100件,我们产线节拍缩短至3天,效率提升80%。质量数据包全程可追溯,产线全流程数控化率达到100%。马上,我们还将迎来更大尺寸整底产品投产,实现技术迭代升级。”

“第100件充液拉深整体箱底顺利下线,标志着整体箱底产线顺利达成产能目标,提前完成了2023年度100件3.35米整底生产任务。”上海航天149厂副总经理杨洋说,整体箱底生产线实现了长征五号助推模块、长征六号甲两个型号3.35米贮箱全部6个箱底的整体化替代,牵引完成10项工艺流程改进项目,工艺稳定性经实践检验,对贮箱的制造效率有显著提升。

流体成形技术与装备的成功实施,使我国火箭结构制造关键技术实现跨越式发展,形成国际先进的第二代整体箱底制造技术。相比第一代技术,流体成形第二代技术产能和成本优势显著,大幅提升我国火箭大型轻质薄壁结构的制造水平和生产能力,也为未来火箭的研制提供了关键产业化技术积累。

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整体箱底生产中

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