我国火箭推进剂贮箱箱底实(现量产制)作周期大幅:缩短
航天领域有这样一句话,叫作“星等箭、箭等箱、箱等底”,说的是卫星的发射要等火箭,火箭的生产要等推进剂贮箱,而贮箱的制造速度,往往取决于箱底的供应。推进剂贮箱箱底,因为极易起皱和开裂,一直是航天制造业中棘手的卡点。
最近,大连理工大学机械学院高性能精密成形团队,基于国际首创的“超低温成形技术”,成功实现了直径超2米的光板整体推进剂贮箱箱底的量产,将制造周期缩短了90%以上,有望为商业航天的高频次发射降本增效。
这个直径超2米、厚度只有4毫米、外表光滑、形似“大锅盖”的金属构件,就是刚刚量产下线的新型火箭推进剂贮箱箱底。这样一块薄薄的材料,却要在火箭发射时巨大的振动和冲击下,稳定承受住几百吨燃料的压力,其难度就好像要用一张纸压住一口高压锅,对工艺要求极高。
过去几十年,行业内采用的加工方式,或者焊缝多、可靠性差,或者材料浪费多、加工周期长。而依托自研的全球首台大型超低温成形设备,科研团队近期与国内企业合作,已实现“光板”整体箱底年产约1000件的量产能力。
大连理工大学机械学院研究员凡晓波:超低温成形,如何将大尺寸板坯冷却至临界超低温度以下,是整个成形的关键。这台设备就突破了大体积液氮介质快速传输与精确控温,以及超低温度、压力、位移多个参量的协调加载控制技术,可以让零下190多摄氏度的液氮能够听懂指令,按需随形可控冷却,从而实现大型构件的稳定制造。
利用这台设备,只要将4毫米薄板放进去,贮箱箱底就能一次成形,壁厚偏差小于0.3毫米,制造周期也由传统的一周以上,变成现在的几个小时,缩短90%以上。而支撑这套设备稳定运行的核心,正是团队此前首创的铝合金超低温成形技术。
大连理工大学机械学院研究员凡晓波:通常情况下,金属在超低温度会冷脆,是有害现象。我们团队研究发现,特定状态的铝合金在超低温度下不仅不会冷脆,反而会出现延伸率与硬化同时提高的双增效应。我们利用这个反常现象,国际首创铝合金超低温成形技术,将常温不行就加热的传统思路变革到了超低温,进而可以采用薄板,直接一次性成形出整体箱底。
这套工艺被团队形象地比作“擀饺子皮”,在约零下160℃的超低温环境下,铝合金会变得像一块“筋道的面团”,既能被拉伸得更大、更薄,又不容易破裂、起皱。目前,这种新型箱底已先后随长征十二号、长征七号A遥十四运载火箭成功飞天。
大连理工大学机械学院党委书记亓昌:这项技术实现了箱底的整体制造,尤其对重复使用火箭更为关键。我们将继续攻关,推动变革性的超低温成形,服务飞机、无人装备自主可控,促进新能源汽车、高铁等薄壁结构的低成本制造。
(央视新闻客户端总台央视记者张春玲陶泽文)
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