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民营火箭企业蓝箭突破激光焊接夹层喷管技术制造成本降九成

日期:2019-03-11 16:58

  2月25日,澎湃新闻()从民营火箭研制企业北京蓝箭空间科技有限公司(下称“蓝箭航天”)获悉,其自主研发的“天鹊”(TQ-12)80吨液氧甲烷发动机喷管夹层激光焊接一次成功,焊接用时2天,成本下降90%,80吨发动机的首台喷管顺利下线。

  激光焊接夹层喷管技术喷管是火箭发动机的一个重要部件,它通过“收敛-扩张”的几何形状,使燃烧室内的燃气保持预定压强,并使燃烧产生的高温燃气通过喷管膨胀加速到超音速,将其热能充分转换为燃气的动能,使发动机获得巨大推力。但液体火箭发动机中再生冷却夹层式喷管的制造,一直以来是液体火箭发动机生产中的难题。蓝箭航天方面表示,喷管是典型的大直径、薄壁零件。对于液体火箭发动机再生冷却喷管,既要求其有足够的结构强度和刚度来承受轴向的推力、内部的液压和强烈的震动;又要求它的重量尽可能轻,这样便能提高发动机推重比。同时,喷管的扩张型面精度还应与设计理论型面接近,以使燃气以最优的方式膨胀,获得最高的比冲。

  机器人激光焊接设备 蓝箭航天供图蓝箭航天动力团队此次攻克激光焊接夹层喷管技术难题,实现了大型喷管机器人全自动激光焊接,可大幅度降低喷管制造成本,缩短制造周期,提高产品质量,便于实现产品批量化制造。例如,“天鹊”(TQ-12)80吨发动机喷管直径1米以上,使用激光焊接夹层喷管技术后焊接用时仅2天,成本下降90%。如果后续工艺继续成熟,焊接用时或可压缩至10小时以内,制造周期仅为传统工艺下的1/10左右。

  夹层焊接完成的喷管 蓝箭航天供图据悉,此前国内尚无激光焊接夹层喷管技术,国际上也无相关型号的成熟产品,蓝箭航天的激光焊接夹层喷管技术是国内首创,并已申报专利。蓝箭航天创始人、CEO张昌武表示,“天鹊”(TQ-12)80吨液氧甲烷发动机喷管顺利下线,表明了蓝箭的自主创新取得了重大成果,核心技术填补了国内空白,极大缩短“天鹊”发动机的研制周期,降低成本。

  喷管位置示意图 蓝箭航天供图此外,蓝箭航天方面还表示,其与国际一流激光装备制造集团合作,建成了整套机器人激光焊接设备,可焊接的最大喷管直径接近2米,适应各类不锈钢、高温合金、铜合金、铝合金、铜-钢异种金属、高温合金-不锈钢异种金属焊接,满足未来二级发动机、上面级发动机大面积比喷管焊接需求。该套设备近期将完成交付,进驻蓝箭航天在浙江湖州的智能制造工厂,为后续液氧甲烷发动机批量化生产提供保障。

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