國際首次成形運載火箭大規格燃料貯箱薄壁整體箱底
科技日報記者 李麗雲
11月10日，科技日報記者獨家從哈爾濱工業大學獲悉，該校苑世劍教授團隊提出的雙向可控加壓流體高壓成形新技術攻克了火箭燃料貯箱箱底成形中起皺和開裂缺陷並存的國際性難題，突破國外技術封鎖，在國際上首次直接成形出運載火箭直徑3m級燃料貯箱薄壁整體箱底，成功摘下火箭上的“王冠”。
超大型板材流體高壓成形機及整體箱底
據介紹，燃料貯箱箱底被譽為火箭上的“王冠”。因為燃料貯箱是運載火箭的主體結構，由筒體、叉型環和箱底組成，但箱底受力複雜，是影響全箭可靠性的關鍵構件。美國NASA、歐空局採用“厚板（50mm以上）+熱旋壓制坯+數控銑削”的技術路線來製造整體結構箱底，但是這一辦法工藝複雜、製造週期長（約6個月）、材料浪費嚴重（90%材料被銑掉），且當前美歐等國家大型旋壓設備對我國實行禁運。因此我國現役火箭貯箱箱底普遍採用“分塊成形+焊接”結構，但這一結構尺寸精度差、廢品率高和可靠性低，成為制約運載火箭發展的一個瓶頸難題。
哈爾濱工業大學苑世劍教授團隊提出的“雙向可控加壓流體高壓成形新技術”通過控制正向與反向液壓載荷，調控壓力比，使得坯料變形區處於合理的應力狀態，解決了深腔曲面件起皺與破裂並存的難題，突破現有技術的成形極限。該技術顛覆了美國NASA、歐空局幾十年沿用的技術路線，打破了發達國家對我國火箭箱底整體制造技術的封鎖和設備禁運。
“我們採用與構件等厚的薄板直接成形出運載火箭直徑3m級燃料貯箱薄壁整體箱底，這在國際上也屬首次。”哈爾濱工業大學副教授劉偉介紹說，這一技術替代傳統的多塊焊接結構，完全消除焊縫，綜合力學性能優於傳統焊接結構，可大幅提高運載火箭的可靠性，讓生產成本降低50%、生產週期縮短2/3，可正式用於火箭型號產品。
為實現該技術在工業上的應用，哈爾濱工業大學流體高壓成形技術研究所聯合上海航天設備制造總廠、合肥合鍛智能製造有限公司等單位，自主研製出超大型板材流體高壓成形機，其核心參數為成形力150MN、高壓液體體積5立方米。該板材流體高壓成形機是目前世界上最大的薄板液壓成形機，成形力是此前最大設備（德國Schuler公司）的1.5倍、高壓液體體積是10倍。研製該超大型設備最大難題是如何建立5立方米高壓液體體積。該團隊採用多路增壓器並聯同步控制技術，解決了超大體積高壓液體增壓與調控難題。
閱讀更多 科技日報 的文章
