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旋压成形加持,一箭穿云实现

11月24日4时30分,海南文昌发射场,长征五号遥五火箭托举“嫦娥五号”月球探测器呼啸升空。随后,“嫦娥五号”成功入轨,发射取得圆满成功!

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一箭穿云

此次发射的“嫦娥五号”重量约8.2吨,是“嫦娥四号”月球探测器重量的2倍多,因此要由我国运载能力最大的长征五号火箭来发射,将其送到近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。而促使火箭顺利上天空的其中一个重要因素——中国制造业的发展。

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器罩组合体

21世纪以来,中国神舟系列、长江系列、天宫系列火箭能够圆满顺利发射至太空,其中火箭壳体制造技术的提升是不可忽略的,而旋压技术在火箭的箱底、壳体制造中的应用最为出色。

旋压技术是火箭发射技术提升的新突破口

  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。

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瓜瓣儿“拼焊”而成的贮箱箱底

而近日,火箭燃料的箱底的生产制作又有新的突破,在旋压技术加持下,火箭院703所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,再也没有焊缝,同时材料也实现了升级换代,标志着我国运载火箭贮箱制造技术取得重大突破!

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3.35米铝锂合金箱底旋压件

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。

火箭箱底从“拼焊成块”到“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。

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一次旋压成形的铝锂合金箱底

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。

  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。“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。

  攻克“箱底”的成形工艺只是第一步。后续,中国还将继续试制“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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