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[专题专项] 航天科技八院垂直起降重复使用运载器

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zhh894217 发表于 2018-9-4 23:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

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从航天大国迈向航天强国重要标志
我可重复使用火箭技术未来发展“路线图”明确
上海航天正围绕“两步走”方案攻关
2017年11月17日   01: 要闻   稿件来源:解放日报  
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重复使用运载火箭子级垂直着陆示意图。资料图片

  安全、快速、廉价进入太空是人类的不懈追求。目前有两种基本发展途径:一是像飞机一样自由起降的天地往返系统,技术跨度较大; 二是可重复使用火箭,持续降低成本。
  根据《2016中国的航天》白皮书,我国将在低成本运载火箭、新型上面级、天地往返可重复使用运输系统等技术上加大研究力度。 (据新华社电)

  本报讯(记者 刘锟)记者昨天从中国航天科技集团上海航天技术研究院获悉,该院正在全力研制可重复使用的航天运载器,经前期论证,已经明确未来发展“路线图”,目前正按计划逐步推进。不久的未来,我国也将掌握可重复使用的运载火箭技术。
  由进入空间能力发展至天地往返重复使用进出空间的能力,是航天大国向航天强国迈进的重要标志。而随着商业航天的发展,如何进一步提高火箭运载能力,降低发射成本,是商业航天必须要面对的问题。美国太空探索技术公司(SpaceX)的横空出世,给全世界耳目一新的感觉。随着SpaceX公司猎鹰九号火箭数次实现回收,并将回收的一级火箭再次使用,业界惊呼,廉价商业航天的时代已经走来。
  “其实早在2003年,上海航天就将视线投向重复使用运载器,并开展了专项课题预先研究。”
  上海航天技术研究院805所专家徐大富透露,“经过前期多轮论证迭代优化,我们已经逐步明确了需要突破的关键技术难点,而且确定了两步走的发展战略。”
  2011年,上海航天决定采用垂直起降重复使用运载器的方案,这在国内属于首创。徐大富向记者详细阐述了“两步走”的战略目标。第一步,将先在现役火箭上进行关键技术搭载试验,既对部分关键技术进行先期验证,又可解决当前比较迫切的运载火箭残骸的落区安全问题。据透露,上海航天技术研究院计划在2019年利用长征四号乙火箭验证一子级栅格舵控制落区的技术,预计可将火箭残骸散落范围缩小至现在的15%。此后,2020年在长征六号上验证箭体垂直回收技术,通过飞行试验确保精确返回飞行控制与安全着陆技术的可靠性。
  第二步,上海航天团队将研制全新的甲烷动力重复使用运载器,进行大系统全流程飞行试验,全面验证子级回收与检测维护复用的关键技术。据徐大富透露,目前上海航天技术研究院重复运载器方案首选火箭外形、液氧甲烷发动机为动力的垂直起降方案,重复使用次数超过20次,将使我国目前火箭运载成本降低30%以上。

  目前,垂直起降火箭尚处于方案论证与关键技术攻关阶段,工程化应用将在“十五五”以后。垂直起降火箭转工程阶段,还要进一步突破总体一体化设计及优化、精确返回与安全着陆控制、可重复使用的液氧甲烷发动机和返场无拆卸快速检测与维护等多项关键技术,既保证技术先进,又要兼顾经济性与可靠性。
https://www.jfdaily.com/journal/2017-11-17/getArticle.htm?id=49414


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 楼主| zhh894217 发表于 2018-9-4 23:39 | 显示全部楼层
航天科技八院800所采用激光焊接技术研制国内最大钛合金栅格舵侧记
来源:中国航天报     日期:2018/09/04    字体:【大】【中】【小】

“突破钛合金智能激光焊接等关键技术,达到国内领先水平,形成超轻质贮箱、复杂高强航天结构件研制能力,支撑小重型运载火箭、返回式运载火箭、高速飞行器等重点型号研制。”在航天科技集团八院800所2018年年初召开的技术创新大会上,所长李同顺铿锵有力地抛出了核心工程技术方向2025年的建设目标。

近日,800所采用激光焊接技术成功研制出了国内最大的钛合金栅格舵,朝着“2025年建设目标”迈进了重要的一步,使该所成功地在钛合金研制领域打开了一个突破口。

航空航天领域大有可为

从20世纪开始,钛合金就一直被作为潜在的轻质结构材料进行研究。密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温、无磁、焊接性能好等优异综合性能使钛在国民经济中成为继钢、铝之后的第三金属,钛合金在航空航天等领域产品中大展拳脚。

据800所钛合金应用技术团队负责人陆丰玮介绍说,该所将钛合金钣金、焊接、热处理、铸造、机加工和喷涂等专业协调整合起来。针对钛合金复杂结构薄壁零件的加工难题,开展了钛合金加工变形控制、高效铣削、高精深长孔加工、螺纹铣削等相关技术研究;针对钛合金钣金结构成形困难的问题,自主研发了五轴滚弯机,解决了钛合金圆筒零件的滚弯成形,并结合机器人,实现了钛合金筒体纵缝和环缝自动焊接,使钛合金焊接质量迈上一个新的高度;通过对钛合金高温蠕变性质的研究,掌握了钛合金应力松弛矫形和超塑性成形技术,成功完成了筒体零件的精密矫形和钛合金电缆罩的超塑性成形。

“此次研制的栅格舵,使用的工艺方法既不同于猎鹰9使用的钛合金整体铸造成形的工艺方法,又异于国内快舟、长二F火箭使用的铝合金不锈钢焊接成形的工艺方法,而是创新性地使用了钛合金激光焊接成形的工艺方法。”800所宇航事业部栅格舵项目负责人周改超总结说。

在经历了钎焊、激光焊接、铸造后整体加工三套工艺方案反复论证后,最终激光焊接方案得到了大家的一致认可。

国内最大 全新工艺

产品的研制可以用“理想很丰满,现实很骨感”来形容:产品结构看似简单,但尺寸精度要求极高,研制过程中经过大量反复和试错,需逐步摸索;产品从零件完工开始需经过组件装配、激光焊接、整体加工、厂际协调、返所实施防热等多道工序,环环相扣,缺一不可。

研制的过程总是那么令人痛苦,任何时候回想起来都令人唏嘘。在产品研制中,遇到的最大一个难题就是舵面的制造。

“整个栅格舵由数十个个部件互相卡箍和榫接组合而成,形成数十个个网格节点,产生7种焊接厚度,焊缝数量多达几百条,为了实现每条焊缝位置和焊接姿态的可达,需要采用6轴机器人配合直线导轨和两轴变位机,同时两面人工翻转和专用装置精确装配。”800所宇航事业部主任工艺师、栅格舵项目技术负责人王业伟讲起这些如数家珍。

为了解决这个难题,研发中心激光焊接负责人胡佩佩及焊接团队成员经过多次工艺方案专题讨论,最终确定了在产品零件精度符合设计图样要求基础上,通过装配型架保证舵面装配精度,选用激光自熔焊工艺方法确保舵面整体质量的栅格舵研制工艺方案,有效解决了产品的工艺难题。

18天,近200个小时,是八院乃至国内首个钛合金栅格翼面产品研制过程的缩影。经过几十次试装的验证,当首套舵面产品从焊接设备中取出,最终通过尺寸测量后,大家脸上终于露出了满意的微笑。

除了研制效率“加速度”,800所的研制能力也在产品攻关中迈上了更高台阶:不仅仅掌握了大型钛合金栅格结构产品焊接技术、装配技术、整体机加工技术,尤为重要的是,初步固化了钛合金栅格翼面类产品研制流程,提供了同类产品的加工解决方案。(王海晶)

http://www.spacechina.com/n25/n1 ... 924580/content.html
vividfan 发表于 2018-9-5 06:25 | 显示全部楼层
2011年就开始研制技术,是不是速度慢了点,应该是没有那么多的力气在干这个当时非主线的工作
joki 发表于 2018-9-5 07:43 | 显示全部楼层
vividfan 发表于 2018-9-5 06:25
2011年就开始研制技术,是不是速度慢了点,应该是没有那么多的力气在干这个当时非主线的工作

可以查一下F9第一次装格栅翼是什么时候。
shaolin1254 发表于 2018-9-5 10:49 | 显示全部楼层
joki 发表于 2018-9-5 07:43
可以查一下F9第一次装格栅翼是什么时候。

蚱蜢2号第三跳才装栅格舵,这样已经是2014.06.17了。F9第一次装栅格舵应该是2015.01.10发射Dragon C7
joki 发表于 2018-9-5 11:28 | 显示全部楼层
shaolin1254 发表于 2018-9-5 10:49
蚱蜢2号第三跳才装栅格舵,这样已经是2014.06.17了。F9第一次装栅格舵应该是2015.01.10发射Dragon C7

所以说,八院虽然搞VTVL起步比较早,但多半只是技术预研,格栅翼方案的确定要在F9实际回收检验以后(2015年12月23)。
以此推算,八院最早是2016年(实际可能要更晚)确定的格栅翼技术方案。按计划2019年通过CZ4搭载飞行验证节点,正好3年。以八院的能力而言,这个进度还可以。
vividfan 发表于 2018-9-5 12:22 | 显示全部楼层
我鳖不至于需要通过F9来验证吧,不过有小白鼠在前,我们踩着巨人的肩膀更加省力
漆室葵忧 发表于 2018-9-5 14:53 | 显示全部楼层
vividfan 发表于 2018-9-5 12:22
我鳖不至于需要通过F9来验证吧,不过有小白鼠在前,我们踩着巨人的肩膀更加省力

前面有探路成功的,申请拨款也容易些。
3431 发表于 2018-9-9 20:39 | 显示全部楼层
所以说天字一号院所都是混吃等死的?
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joki 发表于 2018-9-9 20:53 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
3431 发表于 2018-9-9 20:39
所以说天字一号院所都是混吃等死的?

这个是地字八号的项目。。。
3431 发表于 2018-9-9 21:07 | 显示全部楼层
话说这个格栅可以用碳纤维吗?
机制 发表于 2018-9-9 21:33 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
3431 发表于 2018-9-9 20:39
所以说天字一号院所都是混吃等死的?

一院一直在伞降回收上搞。
长二丙这次整流罩的翼伞就是一院的。

不过大家并不看好伞降,主要是它无法实现精确着陆,如果落在回收场以外,随便一个小石子儿都能把火箭硌坏。
shaolin1254 发表于 2018-9-9 22:38 | 显示全部楼层
机制 发表于 2018-9-9 21:33
一院一直在伞降回收上搞。
长二丙这次整流罩的翼伞就是一院的。

一院的翼伞就不是为了回收用的,减少落区面积控制落区范围才是主要的
机制 发表于 2018-9-9 23:03 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
shaolin1254 发表于 2018-9-9 22:38
一院的翼伞就不是为了回收用的,减少落区面积控制落区范围才是主要的


这次是是为了定点坠落。
以前讨论中有使用翼伞实现小火箭较精确的着陆的论文。
当时讨论中,有人指出尽管翼伞可以实现较精确的着陆,但只能用在小火箭上,无法用在回收的质量较大的火箭上。
cooldiy_cn 发表于 2018-9-9 23:22 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
3431 发表于 2018-9-9 21:07
话说这个格栅可以用碳纤维吗?

个人认为可以用碳纤维增强酚醛树脂来做
bestman2010 发表于 2018-9-10 08:54 | 显示全部楼层
昨天看到一句话:第:一个吃螃蟹的是英雄,第二个吃螃蟹是俗人,第三个吃螃蟹的是狗熊!
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oaki911 发表于 2018-9-10 11:15 | 显示全部楼层
bestman2010 发表于 2018-9-10 08:54
昨天看到一句话:第:一个吃螃蟹的是英雄,第二个吃螃蟹是俗人,第三个吃螃蟹的是狗熊!

吃比不吃强,第几个无所谓、只要对发展有利。
3431 发表于 2018-9-10 12:20 | 显示全部楼层
bestman2010 发表于 2018-9-10 08:54
昨天看到一句话:第:一个吃螃蟹的是英雄,第二个吃螃蟹是俗人,第三个吃螃蟹的是狗熊!

是啊 不过也得谨记另一句话 勇气和鲁莽其实是一种东西 当你成功了人们说你是勇敢 失败了说你是鲁莽
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陈昕海 发表于 2018-9-10 15:47 | 显示全部楼层
bestman2010 发表于 2018-9-10 08:54
昨天看到一句话:第:一个吃螃蟹的是英雄,第二个吃螃蟹是俗人,第三个吃螃蟹的是狗熊!

呵呵,美国第二个发射卫星,第二个送人到太空,这么说美国也是俗人,是狗熊了?
3431 发表于 2018-9-10 20:18 | 显示全部楼层
陈昕海 发表于 2018-9-10 15:47
呵呵,美国第二个发射卫星,第二个送人到太空,这么说美国也是俗人,是狗熊了?

是聪明的俗人 不是狗熊
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