中铝攻克重型火箭制造难题

前不久,中铝西南铝成功研制出重型运载火箭用10米级整体铝合金环件,刷新世界整体铝合金环件纪录。这意味着我国深空探测装备硬件能力得到大幅提升!

或许有人会问: 10米级整体铝环的诞生对我国航天事业发展有何影响?毫不夸张的告诉你:铝环的直径直接决定了火箭芯级直径大小!制造重型火箭它必不可少!

不妨先看看下面一组数据:

不久前成功发射的长征七号运载火箭,标志着我国新一代运载火箭研制取得重大突破,将大幅提升我国进入空间的能力。长征七号的芯级直径为3.35米。
今年下半年即将发射的长征五号运载火箭,作为我国新一代大推力运载火箭。被认为是我国从航天大国向航天强国迈进的重要标志之一。其芯级直径从3.35米增加到5米。

曾因成功送阿波罗登月而闻名于世“土星5号”,芯级直径10米,近地轨道运载能力118吨,是目前世界最大级运载火箭。

此次西南铝成功研制的10米级超大铝环作为连接重型运载火箭贮箱的筒段、前后底与火箭的箱间段之间的结构件,是决定火箭直径大小的重要因素,是我国重型火箭研制能否取得新突破的关键材料!

10米级超级铝环的诞生,让我们离成功登月这个“小目标”更近了一步!

或许,不久的未来,登上火星也不是不可能!

为何研制10米铝环?

以往型号产品的过渡环通常采用分段式锻造,即把各部段之间焊接起来。考虑到重型火箭的过渡环直径大,界面形式特殊且复杂,焊接时可能会产生瑕疵,继而影响到未来执行任务,因而采用整体锻造法制备过渡环。

2015年,西南铝突破超大直径整体铝合金环件制造关键技术,成功研制出9米级世界最大级整体铝合金环件,为后续重型运载火箭研制奠定了基础,也为该结构件轻量化设计提供了技术支撑。

但随着国家重型运载火箭工程不断往前推进,对高性能大型铝合金环件提出了更高要求,为抢占行业制高点,满足国家航天工业发展需要,西南铝迅速启动10米级整体环件研制工作,在航天报国的路上再度发力奔跑。

研制10米铝环究竟有何难?

“重型运载火箭箭体结构为超大型薄壁结构,具有几何尺度大、结构刚度低、形状精度高、服役环境苛刻等难点,这就意味着作为关键结构件的整体环件制造过程面临全新的技术挑战。”西南铝总经理黎勇介绍。

相对于 9 米级整体铝合金环件,10米级整体铝合金环件要承受的重载、高冲击、超低温更甚,随着直径的加大,研制难度更大。

西南铝研发人员解释说:“我们做这个重型运载火箭环,光坯料就重达10吨,直径10米,很多工序都超过了设备极限。它最难的在于锻造制坯和轧制成型。比如我们做一个陶罐,它越大,制坯和圆形就越不好做。10米环也是同样的道理,直径越大,就越不容易把它的圆形做到位,它的轧制成型是我们要攻克的重大难关之一。”

此外,由于环件过于巨大,使得环件轧制参数的匹配协调非常困难,而且轧制过程难以控制。

为确保轧制成功,西南铝成立起集众多技术、生产、维护人员为一体的研发团队,经过一年多的通力协作,终于成功攻克轧制成型等多项关键核心技术,轧制出直径10米的超大尺寸铝合金整体环件。据团队研发人员阙基容透露,较之9米级整体环件,10米级整体环件指标性能更优,其尺寸完全满足设计要求。

助力航天事业 西南铝有担当!

“10米级整体铝合金环件轧制成功,在国内乃至世界都尚属首例。多年来,西南铝以保障国家需求为重任,紧紧瞄准国家航天事业发展前沿,大力实施科技创新,不断加大重大关键和前瞻性技术开发,是我们在大型整体环件材料研制核心技术上不断实现重大突破的关键。”西南铝党委书记、董事长张吉龙介绍。

近年来,西南铝为我国“长征”系列火箭、“神舟”系列飞船、“嫦娥”系列探月卫星、国产大飞机、世界最大口径射电望远镜等国家重大工程提供了大量关键材料,为我国国防建设和航空航天事业发展作出了突出贡献。

此次,西南铝成功轧制出重型运载火箭用10米级整体铝合金环件,再次刷新世界整体铝合金环件纪录。这意味着我国深空探测装备硬件能力得到大幅提升,西南铝再一次实现了在超大型整体环件研制技术上的重大突破。

(本文来源:长江铝业网)

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