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长征五号(CZ-5)合练箭: 2015年9月-2016年2月在海南文昌发射场进行靶场合练,3月6日凯旋

【首航榜样】航天“新箭”我们造(下)

2016-04-06 首都航天机械公司

走进“大火箭”贮箱的生产制造历程。

快速反应 挑战“火箭速度”

  半年前,新修建的天津滨海新区贮箱焊接厂房里还是空空荡荡的,没有正式供电、没有低压气、没有供暖。在不具备基本的办公、生产条件下,公司员工进驻了厂房,打响新一代运载火箭首件产品攻坚战。

  2009年2月,型号转入初样研制阶段,这距离5米直径贮箱箱底研制节点,只有短短10个月时间。如此短暂的周期,令公司领导和工程技术人员感到一种巨大压力。他们专题策划,制定了箱底生产和设备装调计划。担心纵缝焊接系统外协加工周期不能保证,公司组成大型关键设备监督组,到设备厂家跟产,现场及时解决问题,抢回生产周期一个多月。2009年4月,箱底环缝焊接设备可能不能按计划交付的消息传来,公司副总师意识到,装备不能等也不能靠,于是立即启动了紧急预案:研制简易工装。一场争时间、抢速度的攻坚战又开始了,在充分研究了大运载现有焊接设备的基础上,产品研发部设计员用不到1个月的时间拿出了一套设计方案:以现有的法兰盘焊接操作机和箱底补焊设备为基础,加以辅助的操作平台、观察架以及简易焊接工装,组成箱底环缝简易焊接系统。箱底法兰盘自动焊设备到现场后,经过一周调试,试验人员发现焊枪移动的位置与法兰盘圆形的焊缝不能完全吻合。负责研发该设备的设计人员赶到现场,发现是制造厂家在中心轴的定位存在偏差,使焊枪不能划出一个准确的圆形。他们立即找到制造厂家,进行技术交流,提出了解决该问题的设计方案,不到一个月的时间里,一套新的焊枪系统空运至天津,法兰盘自动焊设备运转正常,问题迎刃而解了。

  5米箱底自动焊使用的设备陆续抵达天津滨海新区后,参与安装设备处的员工在3个多月时间里只休息了4天。中午为缩短用餐时间,两位同志到餐馆把盒饭取回来,大家在现场草草吃完后便又投入到工作中。住宿地点离厂区有30多公里,但大家坚持当天计划当天完,常常回到住处都已是深夜。与此同时,公司新区办的工作人员积极配合5米贮箱箱底的研制,开展了新厂房相关工艺布局调整工作、配套动力管线的调整以及设备安装协调等工作,入冬之后,焊接厂房内温度不足10摄氏度,他们在生产现场搭建起简易棚,保持生产环境的温度,为5米贮箱研制提供了所需的研保条件。

  一切堡垒攻破,前进道路打通!此后公司在5米贮箱箱底的制造征程上一路快马扬鞭、高歌猛进。为摸索5米箱底自动焊焊接参数,先后进行了30对试板焊接和10余条1:1瓜瓣焊接,确定了合理的焊接参数;完成了6块瓜瓣及两块带法兰瓜瓣的拼焊,焊漏均匀充分,焊缝表面美观稳定,无损检测良好。伴随着首件5米贮箱箱底的最后一条焊缝焊接完毕,航天制造技术在天津滨海新区结出了第一颗胜利的果实。

  中国运载火箭研制技术,从2.25米平台跨越到3.35米平台,曾举全国之力;如今,在实现向5米平台跨越的过程中,从基础建设到加工装备,再到产品研发,公司集几十年航天制造技术之大成,坚持自主创新造“新箭”,再一次实现了航天制造技术从无到有的跨越。


【首航榜样】航天“新箭”我们造(上) 

首都航天机械公司(航天科技一院211厂)

▲长五合练箭正在测试

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        2009年7月17日,航天科技一院长李洪来到天津滨海新区新一代运载火箭产业化基地时指出:“二次创业将从这里起飞。”同年12月8日,院原党委书记梁小虹视察新一代运载火箭产业化基地,听说火箭研制正在加紧推进,他情不自禁地赞叹:“我们的基地建设和型号研制在条件不具备的情况下,千方百计克服困难创造条件上马……这就是我们航天人,这就是航天精神。过去都讲深圳速度,我看这就是火箭速度。”

  2009年12月19日,新一代运载火箭首个5米直径贮箱箱底完成焊接装配。至此,这颗航天“新箭”,提前12天完成。一直承担运载火箭研制总装任务的首都航天机械公司,在天津滨海新区这片充满希望的航天热土上,书写下四个大字:中国创造。

 制造技术 攀越5米高峰

   新一代运载火箭箭体芯级直径为5米,是我国迄今为止最大直径的火箭部件。大直径,不单纯意味着贮箱直径增加到5米,还意味着运载火箭制造技术迈上了一个崭新的平台。

  在这个平台上,一切都是新的,新结构、新材料,还有新的制造技术。早在2006年,5米直径贮箱箱底进入方案设计阶段,公司工艺人员就主动参与其中,使产品既满足设计方案的可行性,又保证产品制造的工艺性。5米直径贮箱球型箱底由8个瓜瓣拼焊组成,与以往相比弧度变大,如果沿用过去的贮箱焊接方法,翻转瓜瓣非常困难。工艺人员翻阅了大量的资料后,决定采用“爬坡悬空焊接”的方法,就是将瓜瓣固定,顺着弧度移动焊枪焊接。起初试验悬空焊时,焊缝成型不均匀,工艺人员通过增加弧长控制器,控制弧压稳定,确保成型质量。

▲5米直径叉形环完成生产

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  叉形环是连接5米贮箱箱体与箱底的过渡件,因为尺寸大、加工难度高,被大家称为“国内第一环”。以往叉型环都是使用锁底焊结构,但为了减轻产品重量,5米叉型环使用一种新型结构。公司几位技术副总师反复论证、修订方案,优化工艺。受到条件的限制,常规方法很难满足生产需要,公司首次采用振动时效方法,释放零件内部应力。加工第一件试验件时,表面处理车间的员工连续奋战16个小时,反复摸索加工参数。叉型环是整体锻造成型,但在实际加工时却遇到新问题:因为环壁薄,刚性弱,不好控制圆度。机加车间工艺员反复试验,想到一个“土方法”:在过渡环上设置60多个小压板,每个压板打表测量。测量一圈要花两个多小时,他们盯在现场,保证每个测量结果都符合要求。

  在新一代运载火箭贮箱的方案设计阶段,公司圆满完成焊接制造、箭体阀门制造等8项工艺攻关项目。进入转入初样阶段后,工艺攻关项目达到29项,公司一项项攻破、一项项掌握,不断翻越新一代运载火箭制造技术的高峰。

非标设计 险中大展身手

  兵马未到,粮草先行。有了装备,才能快速推进产品研制。过去用于3.35米级以下的工艺装备,几乎派不上用场,新一代运载火箭研制面临“无粮”的险境。这时,公司勇敢地承担起大型工装、非标设备的研制任务,并大展身手。

▲公司员工正在生产箱底

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  箱底纵缝焊接系统,是新一代运载火箭5米直径贮箱制造的核心设备,由公司自主研发,成为国内首台套大型箱底自动化焊接设备。产品研发部抽调结构、机加、控制等方面的骨干组成项目设计小组,在产品设计图纸尚未明确的情况下,开始开展工装设计工作。新一代运载火箭的贮箱是全自动焊接,对焊接工艺装备系统的设计、制造提出了新的挑战。国内可借鉴的资料少,项目设计小组就参考国外资料,进行仿真分析,提前考虑各种影响因素、变化范围、工艺成熟性等,并先后提出了六七个焊接系统设计方案。为保证方案的先进性、可靠性,公司还多次组织工艺技术系统参与方案评审。经过近半年的摸索、探讨,最终确定了焊接系统设计方案。2009年8月,标注着“首都航天机械公司”铭牌的箱底纵缝焊接系统设备诞生,满足了新一代运载火箭贮箱箱底的研制需求。该系统实现了箱底瓜瓣定位后的夹紧、铣切、焊接一次完成,具有加工误差自动补偿功能,焊接过程可实现远程观察、操作,成为目前国内规模最大的、唯一的一台铣切焊接结合的复合设备。

  2009年,公司共完成新一代大运载工装设计及评审179项,其中大型非标设备8项、切钻样板94项,其他工装77项。在新一代运载火箭研制的过程中,公司锻炼出一批适应变化快、研发能力强的设计队伍,非标设备设计能力实现了新的跨越。



长征五号合练箭凯旋

2016年3月6日,长征五号合练箭圆满完成在海南文昌发射场的合练任务,顺利抵达天津港。

       厉兵秣马百日合练今朝归,攻坚克难十年铸箭金秋成。历时130余天的发射场合练,全面考核了新发射场、新火箭、新有效载荷等工程大系统间的接口匹配性以及火箭设计、发射流程等正确性。在合练期间,公司试验队员严格按照发射场要求,精心组织,精细操作,圆满完成各项工作,确保合练任务按计划、高质量稳步推进。

      此次合练任务的完成标志着长征五号火箭整体技术状态得到最终确定,其首飞征程正式进入倒计时。


2015年12月15日加注场面

      长征五号火箭纪念封,为纪念2015年9月-2016年2月在海南文昌发射场进行的首次靶场合练,由中国运载火箭技术研究院集邮协会印制,全国发行3000枚。


长征五号运载火箭完成了搭载嫦娥五号探测器的第一阶段合练工作,由发射阵地转回技术阵地,这意味着长五火箭开始第二阶段首飞状态合练,合练工作将于2016年年初完成。


人民日报 余建斌



许达哲检查长征五号火箭和探月三期发射场合练工作

  11月22日至23日,探月工程总指挥、国防科工局局长许达哲现场检查长征五号运载火箭工程、探月工程三期发射场合练工作,指导器箭组合体垂直转运,要求工程全线确保2016年长征五号运载火箭首飞成功,确保如期实现探月工程第三步目标。探月工程副总指挥、国防科工局副局长吴艳华,探月工程副总指挥、中国科学院副院长阴和俊,中国航天科技集团公司总经理吴燕生等探月工程领导小组成员单位有关领导参加检查指导。

  许达哲一行到运载火箭垂直总装测试厂房、探测器总装测试厂房、探测器加注厂房等地检查;详细了解了合练进展有关情况,听取了合练有关情况报告,并与“两总”系统及研制队伍有关人员进行了深入沟通交流。

  许达哲对工程各单位前期工作和合练进展表示肯定,他指出,在现场指挥部的精心安排下,合练工作组织指挥坚强有力,工程各系统协调顺畅,合练过程控制严格、合练计划执行顺利。针对后续工作,许达哲强调,要强化安全风险管控,全系统要把安全工作考虑充分,进一步增强风险意识和安全意识;要高度关注关键环节,要深入管控技术状态、系统间接口等合练关键环节,扎扎实实开展工作,确保实现要素全面检验、风险全面控制、能力全面提升、状态全面固化;要深入开展双想,各系统要多想如何暴露问题、如何确认状态、如何确认流程,确保实现火箭首飞放心、探月三期采样返回心中有数;要锤炼好队伍工作作风,要将合练作为落实“三严三实”作风的载体,利用合练加强年轻人才队伍培养,为航天事业长远发展打下良好基础。

  长征五号运载火箭是我国全新研制的、目前运载能力最大的新一代环保无毒运载火箭。为确保运载火箭成功首飞,如期实现探月工程第三步目标,考核新探测器、新运载火箭、新发射场和新队伍状态,长征五号运载火箭工程、探月工程三期今年9月开始执行发射场合练。这是我国航天史上流程最复杂、组织难度最大、安全风险最高、持续时间最长的一次合练。11月23日,长征五号运载火箭、嫦娥五号探测器组合垂直转运至发射区,这是此次合练的关键环节,是对前期工作状态的总检验,是合练任务的重要标志,后续将进入运载火箭加注、模拟发射等新的关键阶段。

         11月23日晚的长征五号

       2015年11月23日,长征五号合练箭和嫦娥五号探测器一起合练,用的是长12.5米、直径5.2米的整流罩。12月上旬撤回垂直厂房时还可以看到,此外元旦前后应该还有一次亮相。

       黄圈处为牵制释放装置。图片 by 9ifly.cn


   中新网深圳11月17日电 (许青青)17日在深圳举行的新闻发布会上,国防科工局方面透露,长征五号运载火箭目前关键核心技术已全面突破,圆满完成动力系统试车等大型地面试验,目前正在海南发射场开展合练,2016年底前将择机进行首次飞行试验。

  首次以国家名义举办的探月工程主题系列科技交流活动“九天揽月——中国探月工程科普宣传周”在高交会期间来到深圳站。据了解,长征五号运载火箭是中国首型全新研制的新一代运载火箭,也是中国目前运载能力最大的运载火箭,能够将中国进入空间的能力提升2.5倍以上,可实现地球同步转移轨道最大14吨级的运载能力。工程研制的总体技术指标位居亚洲第一、世界前三,工程研制跨度、技术难度以及任务实施规模在中国运载火箭研制史上均属首次。

         长征五号运载火箭即将进行的“实战演练”——发射场合练工作,关键任务之一是要完成我国迄今为止规模最大的低温推进剂试验,进行两次以上的低温推进剂加注、停放、泄出演练,预计历时3个多月,时间跨度之长属我国运载火箭之最,将全面考核长征五号运载火箭测试发射流程合理性,火箭与发射场及地面系统接口的匹配性,担当起执行探月三期发射任务的重任。



   

       天津大火箭举行长征五号合练出征仪式。陶钢总经理向长征五号合练箭试验队授青年突击队队旗,为试验队队员践行。此次合练箭试验,是长征五号首飞前的关键一役,直接关系两型火箭能否在2016年按时首飞。

   


长征五号天津启航

长征五号运载火箭和探月三期发射场合练即将开展

  2015年9月20日,载有长征五号运载火箭合练产品的专用运输船从天津港启航,驶往航天发射场,将与先期抵达的探月工程三期探测器合练产品共同开展发射场合练任务。

  此次发射场合练是长征五号运载火箭工程研制关键里程碑节点,是长征五号运载火箭和探月工程三期与发射场的第一次全系统实物演练。

  长征五号运载火箭由中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院抓总研制,是我国全新研制的、目前运载能力最大的新一代运载火箭,计划2016年择机进行首次飞行试验。

  目前,探月工程三期嫦娥五号任务研制进展顺利,预计于2017年前后完成研制,择机由长征五号运载火箭发射,实现无人月球采样返回的目标。


2015年9月18日海南海口

           


     目前,“长五”合练箭已在天津新一代运载火箭产业化基地完成总装,并于8月15日启动了总测工作。完成测试后,“长五”合练箭将按照计划奔赴海南发射场,执行合练任务。


       近日,长征五号运载火箭合练箭(简称“长五”合练箭)开始总装总测,将于下半年赴海南执行合练发射任务。

       据了解,合练箭主要应用于发射全系统的合练,除不能点火起飞外,其余硬件与“真火箭”几乎无异。全系统合练可促进新火箭、新发射场、新测控站等系统的磨合,形成一套完善的发射流程,为长征五号的首飞奠定坚实的基础。

       日前,长征五号合练箭在中国航天科技集团公司一院天津新一代运载火箭产业化基地正式启动总装工作,将于今年执行合练任务。

      此前,一院已在天津新一代运载火箭产业化基地完成长征五号火箭一级动力系统试车箭、二级动力系统试车箭总装工作,这是第一次进行长征五号整发火箭的总装工作。(苑巍/摄 吴思/文)

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