我國攻克重型火箭最大難題
近日，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院一部牽頭國內(nèi)相關(guān)單位，采用整體鍛造法成功研制出重型火箭貯箱過渡環(huán)，突破了超大直徑整體鍛造關(guān)鍵技術(shù)，在國內(nèi)乃至世界都尚屬首例。這標(biāo)志著重型火箭突破了最大瓶頸難題，為后續(xù)重型火箭研制的順利開展奠定了基礎(chǔ)。
重型火箭采用超大直徑箭體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位于連接貯箱的筒段、前后底與火箭的箱間段之間的過渡環(huán)直徑很大，是傳力的關(guān)鍵部位，受力較集中。以往型號(hào)產(chǎn)品的過渡環(huán)通常采用分段式鍛造，把各部段之間焊接起來。重型火箭的過渡環(huán)直徑大，界面形式特殊且復(fù)雜，焊接時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生瑕疵，在未來執(zhí)行任務(wù)過程中，可能會(huì)因受力狀態(tài)復(fù)雜，遭到難以預(yù)料的破壞。
為增強(qiáng)過渡環(huán)的受力強(qiáng)度，一部采用整體鍛造法制備過渡環(huán)，從小直徑過渡環(huán)鍛造入手，逐步改進(jìn)工藝，不斷確定合適的工藝流程細(xì)節(jié)。經(jīng)過一年多攻關(guān)，一部最終完成了過渡環(huán)整體鍛造的研制，為我國超大直徑箭體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)奠定基礎(chǔ)，也為重型運(yùn)載火箭結(jié)構(gòu)件輕質(zhì)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。
資料圖：2015年4月研制成功的新型運(yùn)載火箭用9米級(jí)超大型鋁合金整體環(huán)件
火箭的運(yùn)載能力有多大，太空活動(dòng)能力就有多大。將來我們要完成登月、深空探測、空間站建設(shè)，這些依靠現(xiàn)有的火箭都無法完成。要實(shí)現(xiàn)載人登月就需要重型運(yùn)載火箭，目前，我國正在進(jìn)行重型火箭的相關(guān)預(yù)研工作。
2015年年初，中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院黨委書記梁小虹在接受采訪時(shí)表示，重型火箭的關(guān)鍵技術(shù)研制也已經(jīng)啟動(dòng)，國防科技工業(yè)局已經(jīng)正式批準(zhǔn)重型火箭的關(guān)鍵技術(shù)深入研究，主要包括兩個(gè)方面：一是總體技術(shù)，二是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)重型火箭起飛推力在“長征五號(hào)”大型火箭1000噸的基礎(chǔ)上提升至2000-3000噸的目標(biāo)。
我國現(xiàn)役運(yùn)載火箭芯級(jí)最大直徑為3.35米，而我國正在研制的計(jì)劃于今年發(fā)射的長征五號(hào)大推力火箭芯級(jí)直徑達(dá)到5米。以長征五號(hào)火箭直徑從3.35米跨越到5米的研制經(jīng)驗(yàn)來看，研制重型運(yùn)載火箭需要的大直徑火箭箭體，對(duì)于制造工藝提出更高要求，在焊接技術(shù)、原材料、大推力發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域都需要進(jìn)一步提升。
圖：@POCKN繪制的長征九號(hào)重型火箭設(shè)想圖
土星5號(hào)火箭是目前人類唯一的載人登月火箭，美國利用土星5號(hào)火箭成功發(fā)射7艘阿波羅登月飛船（其中6艘成功登陸月球）。土星5號(hào)火箭高110.6米，最大直徑10.1米，起飛重量為3038噸，起飛推力達(dá)3400噸，可將118噸的有效載荷送上近地軌道，或?qū)?SPAN lang=EN-US>45噸的有效載荷送入月球軌道。中國重型火箭也應(yīng)該達(dá)到這個(gè)量級(jí)。
我國重型運(yùn)載火箭代號(hào)為“長征九號(hào)”，箭體直徑將達(dá)到9米、全長近100米、起飛質(zhì)量達(dá)到3000噸、近地軌道運(yùn)載能力達(dá)到100噸，成為未來載人登月、大規(guī)模深空探測任務(wù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。我國將用15年左右的時(shí)間完成推力3000噸級(jí)的重型運(yùn)載火箭研制，2030年左右實(shí)現(xiàn)首次飛行，可用于載人登月和大規(guī)模深空探測。
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