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長征二號F火箭的柵格翼研制歷程

發布時間:2016-03-16 20:11   瀏覽 7770 次

長征二號F火箭逃逸系統柵格翼焊接

圖:長征二號F火箭逃逸系統柵格翼焊接

1999年,當長征二號F遙一火箭成功發射了神舟一號無人試驗飛船時,各媒體的記者們曾對貼置在整流罩周圍的4塊柵格翼十分好奇,因為公眾在以前發射的幾種長征火箭上從未見過這樣一種裝置。其實,不要說外界人士,就連許多工程技術人員和工人過去都很少聽說過柵格翼。

然而,載人航天的宏偉工程卻要求研制單位在極短的時間內研制出這種部件。

柵格翼是運載火箭逃逸系統的關鍵部件。“長二F”火箭問世前,世界上只有前蘇聯/俄羅斯的聯盟號運載火箭采用這種裝置。柵格翼的作用如同消防車一樣,正常情況下它默默無聞,只有當火箭出現災難性故障,不得不啟動逃逸系統后,它才能顯示自己突出的用途——用自己產生的穩定平衡力保駕宇宙飛船安全著陸。在前蘇聯/俄羅斯航天史上,柵格翼連同逃逸系統僅僅使用過一次,拯救了聯盟T-10號飛船內危在旦夕的兩名航天員。

柵格翼試制之初,由于我國火箭首次采用這種結構件,加之國外技術封鎖,沒有任何可以借鑒的制造經驗,技術人員和工人師傅們一時竟不知如何入手。如果采用鈦合金釬焊,周期長不說,研制費用太高,光一個大型真空釬焊爐就需投資1000萬元,另外國產鈦合金板材質量也無法滿足技術要求。如果采用鋁合金整體加工方案,則材料利用率過低,加工費用高,質量不易保證。

當兩個方案因各自的不足被放棄后,工程技術人員不得不面對這樣一個現實:柵格翼的制造已經成為“長二F”運載火箭逃逸系統的短線。

不久,工程技術人員經過反復研究,大膽提出了熔焊方案的新思路。貯箱焊接車間承擔了這個艱巨任務。

為了吸取國外焊接技術的先進經驗,那一年,時任貯箱裝配車間技術副主任孫忠紹隨同研究院的一個代表團飛赴俄羅斯。在莫斯科,他與某大學的一個教授進行了接觸,對方表示愿意到中國擔任技術顧問,可是卻開了一個令人咋舌的“天價”。在薩馬拉的一個航天制造工廠里,孫忠紹等人希望能夠進廠房參觀,可是對方卻婉言謝絕了。

俄羅斯之行,孫忠紹收獲不多,感想不少,如同火箭的助推器和芯級的關系一樣,他覺得自己已經與柵格翼分不開了。他暗自下定決心,一定要拿下柵格翼制造技術。

不久,在車間一個很不起眼的房間里,一個由七八個人組成的柵格翼熔焊攻關小組成立了。柵格翼是由許多個薄如蟬翼的金屬片組成,它翼片多、加工難度大,焊縫多達600余條,總長度達150多米。同時,焊接變形大,外形尺寸難以控制。1995年1月,攻關組的工作取得了初步“成果”。他們采用手工焊技術,焊出了兩個一比三的縮比試驗件。可是,望著自己花費兩個月時間焊出的產品,組員們無不目瞪口呆。由于焊接應力較大,柵格翼的外形慘不忍睹,平面扭曲達17毫米。

試驗令人痛心地失敗了。

面對挫折,攻關小組的成員們沒有灰心喪氣。他們對柵格翼的特點進行了認真分析后,自制了一套焊接試驗裝置,將手工焊改為自動焊。同時,又對幾種焊接方法進行了對比試驗,最后選定了直流正接氦弧焊的工藝方案。

在進行了充分的技術準備之后,1996年1月,柵格翼攻關小組開始了新一輪焊接試驗。當兩個一比三的工藝縮比件焊好后,攻關小組的人們臉上露出了喜悅的笑容——試驗取得了初步進展,柵格翼的焊接變形明顯減小,下端面的平面扭曲也大為改觀。

兩個工藝縮比件的成功,標志著攻關小組基本號準了柵格翼焊接技術的“脈搏”,它使成員們看到了最后勝利的曙光,增強了攻克柵格翼焊接技術難關的信心。此后,攻關小組乘勝前進,又對焊接工藝裝備的設計進行了完善,提出一比一產品焊接工裝的總體技術方案。

1996年8月,在機械加工車間和工裝設計部門的密切配合下,貯箱裝配車間攻關小組順利完成了第一批柵格翼的焊接任務。及至第二批任務結束時,柵格翼的焊接質量已經完全符合設計要求。

1998年12月,以中國工程院院士關橋為主任,由清華大學、哈爾濱工業大學、中國航天科技集團和研究院有關專家組成的技術鑒定委員會,對火箭生產單位的鋁合金柵格翼制造工藝進行了技術鑒定。委員會一致認為,柵格翼制造工藝既滿足了載人航天工程的要求,又創造了顯著的社會和經濟效益,填補了國內空白,達到國際先進水平。另一個讓攻關組成員們感到高興的是,柵格翼制造工藝課題研究后來獲得國防科技進步二等獎。

神舟四號飛船成功返回后,“長二F”火箭總指揮黃春平曾指著柵格翼對采訪的記者說:“這是逃逸系統里最難的部分,我們曾想咨詢一下俄羅斯專家,他們開價1000萬美元,最后還是靠我們自己解決的。”

和火箭上其它部件不同,盡管攻關組為研制柵格翼付出了大量心血和汗水,但是員工們寧肯自己的努力白費,也不希望中國航天員有朝一日使用這些產品。這應該是全國人民的共同愿望吧。

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