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长征二号F火箭的栅格翼研制历程

发布时间:2016-03-16 20:11   浏览 888 次

长征二号F火箭逃逸系统栅格翼焊接

图:长征二号F火箭逃逸系统栅格翼焊接

1999年,当长征二号F遥一火箭成功发射了神舟一号无人试验飞船时,各媒体的记者们曾对贴置在整流罩周围的4块栅格翼十分好奇,因为公众在以前发射的几种长征火箭上从未见过这样一种装置。其实,不要说外界人士,就连许多工程技术人员和工人过去都很少听说过栅格翼。

然而,载人航天的宏伟工程却要求研制单位在极短的时间内研制出这种部件。

栅格翼是运载火箭逃逸系统的关键部件。“长二F”火箭问世前,世界上只有前苏联/俄罗斯的联盟号运载火箭采用这种装置。栅格翼的作用如同消防车一样,正常情况下它默默无闻,只有当火箭出现灾难性故障,不得不启动逃逸系统后,它才能显示自己突出的用途——用自己产生的稳定平衡力保驾宇宙飞船安全着陆。在前苏联/俄罗斯航天史上,栅格翼连同逃逸系统仅仅使用过一次,拯救了联盟T-10号飞船内危在旦夕的两名航天员。

栅格翼试制之初,由于我国火箭首次采用这种结构件,加之国外技术封锁,没有任何可以借鉴的制造经验,技术人员和工人师傅们一时竟不知如何入手。如果采用钛合金钎焊,周期长不说,研制费用太高,光一个大型真空钎焊炉就需投资1000万元,另外国产钛合金板材质量也无法满足技术要求。如果采用铝合金整体加工方案,则材料利用率过低,加工费用高,质量不易保证。

当两个方案因各自的不足被放弃后,工程技术人员不得不面对这样一个现实:栅格翼的制造已经成为“长二F”运载火箭逃逸系统的短线。

不久,工程技术人员经过反复研究,大胆提出了熔焊方案的新思路。贮箱焊接车间承担了这个艰巨任务。

为了吸取国外焊接技术的先进经验,那一年,时任贮箱装配车间技术副主任孙忠绍随同研究院的一个代表团飞赴俄罗斯。在莫斯科,他与某大学的一个教授进行了接触,对方表示愿意到中国担任技术顾问,可是却开了一个令人咋舌的“天价”。在萨马拉的一个航天制造工厂里,孙忠绍等人希望能够进厂房参观,可是对方却婉言谢绝了。

俄罗斯之行,孙忠绍收获不多,感想不少,如同火箭的助推器和芯级的关系一样,他觉得自己已经与栅格翼分不开了。他暗自下定决心,一定要拿下栅格翼制造技术。

不久,在车间一个很不起眼的房间里,一个由七八个人组成的栅格翼熔焊攻关小组成立了。栅格翼是由许多个薄如蝉翼的金属片组成,它翼片多、加工难度大,焊缝多达600余条,总长度达150多米。同时,焊接变形大,外形尺寸难以控制。1995年1月,攻关组的工作取得了初步“成果”。他们采用手工焊技术,焊出了两个一比三的缩比试验件。可是,望着自己花费两个月时间焊出的产品,组员们无不目瞪口呆。由于焊接应力较大,栅格翼的外形惨不忍睹,平面扭曲达17毫米。

试验令人痛心地失败了。

面对挫折,攻关小组的成员们没有灰心丧气。他们对栅格翼的特点进行了认真分析后,自制了一套焊接试验装置,将手工焊改为自动焊。同时,又对几种焊接方法进行了对比试验,最后选定了直流正接氦弧焊的工艺方案。

在进行了充分的技术准备之后,1996年1月,栅格翼攻关小组开始了新一轮焊接试验。当两个一比三的工艺缩比件焊好后,攻关小组的人们脸上露出了喜悦的笑容——试验取得了初步进展,栅格翼的焊接变形明显减小,下端面的平面扭曲也大为改观。

两个工艺缩比件的成功,标志着攻关小组基本号准了栅格翼焊接技术的“脉搏”,它使成员们看到了最后胜利的曙光,增强了攻克栅格翼焊接技术难关的信心。此后,攻关小组乘胜前进,又对焊接工艺装备的设计进行了完善,提出一比一产品焊接工装的总体技术方案。

1996年8月,在机械加工车间和工装设计部门的密切配合下,贮箱装配车间攻关小组顺利完成了第一批栅格翼的焊接任务。及至第二批任务结束时,栅格翼的焊接质量已经完全符合设计要求。

1998年12月,以中国工程院院士关桥为主任,由清华大学、哈尔滨工业大学、中国航天科技集团和研究院有关专家组成的技术鉴定委员会,对火箭生产单位的铝合金栅格翼制造工艺进行了技术鉴定。委员会一致认为,栅格翼制造工艺既满足了载人航天工程的要求,又创造了显著的社会和经济效益,填补了国内空白,达到国际先进水平。另一个让攻关组成员们感到高兴的是,栅格翼制造工艺课题研究后来获得国防科技进步二等奖。

神舟四号飞船成功返回后,“长二F”火箭总指挥黄春平曾指着栅格翼对采访的记者说:“这是逃逸系统里最难的部分,我们曾想咨询一下俄罗斯专家,他们开价1000万美元,最后还是靠我们自己解决的。”

和火箭上其它部件不同,尽管攻关组为研制栅格翼付出了大量心血和汗水,但是员工们宁肯自己的努力白费,也不希望中国航天员有朝一日使用这些产品。这应该是全国人民的共同愿望吧。

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