航天科技集团重型运载火箭贮箱诞生记

文章来源:中国航天报 发布时间:2023-03-01

2022年初冬,伴随着会议室热烈的掌声,中国航天科技集团有限公司一院抓总研制的10米级贮箱通过结题审查,正式结题。该贮箱研制成功为重型运载火箭进入工程立项阶段打下坚实基础。研制团队历时6年,采用全国大协作的全新模式,突破了多项关键技术,实现了贮箱研制技术和性能的重大跨越,标志着我国具备了研制重型火箭的能力。

在尝试中蹚出一条条新路

屏幕中的数字不断滚动,几分钟后,一组贮箱结构网格加筋壳设计参数的计算工作就完成了。最初,这一计算时间长达数天。

与5米级贮箱相比,10米级贮箱网格加筋壳的计算量呈几何指数增长,加上后续不断迭代优化,给型号产品优化设计造成了极大困扰。为此,研制团队提出了快速屈曲分析的计算方式,计算速率和精度都得到了保证。

贮箱直径从5米跨越到10米,看似只是直径乘以2,但实际的研制工作绝不是在原来的各项参数上翻倍这样简单。大尺寸带来的设计、制造、装配难题一个接一个,研制团队提出了许多新的设计思路和方法,在一次次尝试中蹚出了一条条新路。

计算方法的创新仅是研制团队在5年攻关过程中取得的突破之一,他们还提出了无压应力箱底、绝热两相数值模型等设计技术,发明了多项高精度成型方法,这些方法和技术打通了10米级贮箱研制之路,频频获得各种奖项。

全国“巡游”的大协作模式

在张家港做环轧,去重庆做热处理,到武汉进行装配……2020年秋,载着10米级贮箱过渡环的运输船劈开长江三峡平静的江面,缓缓停靠在湖北武汉的货运码头。历经3年、辗转全国4个厂家,贮箱整体过渡环终于完成了生产和组装,结束了近3年的全国“巡游”。

10米级贮箱有近两层楼高,它的瓜瓣、过渡环、箱底尺寸都超出了当时一院的制造能力。为了这个“大家伙”,研制团队创新采用了全国大协作的模式,汇聚起全国20余家厂家和高校集智攻关,合力打通了10米级贮箱研制全流程的各个难题。

全国“巡游”的不只是贮箱零部件,还有研制团队成员。他们联合院士团队攻克10米级铝合金整体锻环研制技术,开展分析方法和结构优化技术研究,与制造业翘楚共同攻关贮箱整体焊接装备研制方法等,在协同攻克难题的过程中,也带动着先进材料、工艺、高端制造等相关基础工业发展。

团队成员错过了武汉春日的樱花,无暇欣赏张家港的美景,也没能细品山城重庆的火辣,他们日夜兼程,一门心思扑在任务上,只想早日完成10米级贮箱的研制工作。

坚守初心渡过重重难关

“完成装配从人孔出来的那一刻,现场所有配合人员都在为我们鼓掌,那感觉就像航天员返回地球出舱一样,让我终生难忘。”顶着箱内50摄氏度的高温完成贮箱焊接后,装配人员小杜抹了一把脸上的汗水,露出了如释重负的笑容。

2022年,武汉的夏天格外炎热,研制团队迎来了成箱前的最后一项工作:贮箱封箱环缝焊接装配。这项工作需要装配人员提前进入贮箱内部,与外部人员配合完成。闷热的厂房气温高达40摄氏度,贮箱内气温更是直逼50摄氏度。研制团队成员一部分在6米多高的脚手架上拿着对讲机告诉箱内人员环缝的外部装配状态,一部分在贮箱内部按指挥要求调整内撑机构和垫板,密切配合完成了30米长焊缝的焊接装配工作。

这样的案例不胜枚举。6年坚守,研制团队克服了疫情等种种不利影响,始终坚守初心,渡过了重重难关。2022年9月13日,10米级贮箱下架;9月30日,贮箱顺利通过液压试验,满足项目关深结题指标要求。

贮箱下架那天,大家抬头望着这个庞然大物,又环顾周围并肩站在一起的团队成员,与巨大的贮箱比,他们显得那么渺小。就是这样平凡的一群人,扫平设计的难、翻过制造的山、跨过装配的坎儿,携手研制出装得下上百吨燃料的贮箱。

完成从“5”到“10”的重大跨越,贮箱的研制工作暂告一段落,团队成员又开始为重型运载火箭工程立项奔忙……(尚驰)