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给“长征五号B”问天穿“外衣”

来源:哈尔滨新闻网  撰稿人:  发布时间:2020年05月08日 浏览:
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外壳“轻如蝉翼”箭体“坚不可摧”|哈尔滨制造 给“长征五号B”问天穿“外衣” 哈工大多项技术 助力长征五号B火箭首飞成功

外壳“轻如蝉翼”箭体“坚不可摧”|哈尔滨制造

给“长征五号B”问天穿“外衣” 哈工大多项技术

助力长征五号B火箭首飞成功

  发动机气瓶热防护 、解决高真空、大温差、强辐射等难题 、为长征五号设计logo扮靓妆容,航天学院院旗遨游太空 ……5月5日18时0分,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕,从长征五号首飞到长征五号B首飞,哈尔滨工业大学我校多项技术成果应用其中,为助力长五成功飞行贡献了力量。

发动机气瓶热防护

  3次助力长征五号成功飞天

  航天学院复合材料与结构研究所赫晓东教授团队承担的“发动机气瓶热防护”项目,成功研制出一种轻质高效柔性绝热复合防护结构,获得航天产品准入资质,具备量产能力。该柔性绝热复合防护结构应用于长征五号运载火箭二级发动机,3次助力长征五号成功飞天。

  研究团队采用材料微结构连续调控优化设计方法,充分发挥纤维材料性能特点,研制出了纤维分布特殊、密度小、隔热性能优异,并具备三维曲面贴合、阻燃及不吸潮等特点的轻质绝热柔性热防护材料。发动机气瓶组件及气瓶支架均采用该柔性热防护结构,在长达30分钟的辐射传热和羽流形成的对流传热耦合工况下,发动机气瓶壳体的表面温升不超过35℃,解决了长征五号二级发动机舱内热防护难题。

  解决超薄异形管焊接变形的难题

  长征五号氢氧发动机喷管延伸段由300多根变截面薄壁方管螺旋缠绕排布焊接而成,焊缝长度超过1700米。手工焊接存在的焊接质量稳定性差、生产效率低的问题难以保证运载火箭密集发射、高可靠性提出的精细化高效焊接需求。

  材料学院陈彦宾教授研究团队开展了近10年的技术攻关,基于焊接结构力学理论,提出了密排焊道错位焊接控制变形的方法,有效地解决超薄异形管焊接变形的难题;采用三条纹结构光识别技术,突破了带羊角焊缝识别、大曲率轨迹的跟踪瓶颈;开发出了九轴联动机器人自动化集成技术及装备,实现了过程参数及工艺装备的精密控制。团队先后研制出具有国际先进水平的机器人自动化焊接装备,提供多台设备完成了生产车间的技术升级和改造,实现了氢氧发动机管束式喷管延伸段的自动化生产,生产周期缩短一半以上。

  解决高真空、大温差、强辐射等难题

  金属橡胶技术是解决航空航天领域高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振等技术难题的专用技术。金属橡胶阻尼环具有可设计性的阻尼性能,其组合结构可实现复杂力学环境工况下设备的隔振。

  机电学院金属橡胶技术研究所姜洪源教授团队为长征五号解决了高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振难题。依托学校的研发基础与优势,金属橡胶技术研究所围绕国家重大需求,瞄准技术瓶颈,制备了满足不同工况和不同结构需求的金属橡胶构件,部分金属橡胶元件成功替代了重要装备上的进口元器件,并在嫦娥三号着陆器等任务中得到成功应用。

  国内首次在液氢涡轮泵上

  采用高速重载低温自润滑陶瓷轴承

  机电学院王黎钦教授团队承担了长征五号火箭芯级和上面级发动机低温重载涡轮泵用陶瓷轴承的预研和工程样机技术攻关任务,这是国内首次在液氢涡轮泵上采用高速重载低温自润滑陶瓷轴承。

  该团队充分发挥前期在陶瓷轴承应用基础方面的研究积累,攻克了陶瓷轴承超低温匹配性设计技术、陶瓷球低损伤高精度制造技术、自润滑保持架材料及其转移膜固体润滑技术、轴承摩擦副匹配性表面强化技术等核心技术和工艺,突破了高速、重载、冲击、超低温、固体润滑轴承的核心技术,大幅度提高了火箭发动机轴承的关键指标,建立了相应的技术规范,为新一代大推力氢氧火箭发动机提供了核心技术支撑,为长征五号火箭发动机的预研、方案改进、长程试车和技术定型做出了重要贡献,也为我国更大推力的火箭发动机研制提供了先进技术基础。

  为长征五号设计logo扮靓妆容

  航天学院院旗遨游太空

  除了提供技术支撑,哈工大教师朱磊设计团队还为长征五号设计logo扮靓妆容。据介绍,长五系列火箭logo方案的概念创意源自于中国传统文化中的太极图案,整体展现出一个动感的“5”的形象——象征着“长五”火箭寻求包括性能、可靠性、经济性和安全环保等多重因素的综合优化;同时,其圆形轮廓象征着这个品牌和天空的关系,并寓意着长五系列火箭的圆满成功。

  在全箭涂装的整体色彩处理上,红色的长五logo与国旗相互呼应,在整箭大面积白色基调的基础上建立了以红色为主导的视觉印象,从视觉传达角度强化了中国元素的主导地位,整体的涂装形态和配色传达出象征中国大国形象的视觉语义。

  另外,在此次发射的新一代载人飞船试验船上,还搭载了哈工大航天学院院旗。2017年6月7日到11日,航天学院举行“践履航天,惟新强校”成立30周年系列主题活动。在“我与航天”主题报告会上,航天科技集团五院载人航天总体部新飞船团队成员、航天学院校友代表和紫丁香学生微纳卫星团队代表进行了航天学院院旗搭载飞天移交仪式。此刻签满航天学院师生签名的院旗正伴随新一代载人飞船遨游太空。

  "长征五号遥三"运载火箭去年底复飞成功的欢呼声犹在耳畔,今年,又迎来“长征五号B”运载火箭首次逐梦天宫。5月5日18时0分,"长征五号B"运载火箭的飞行任务告捷。"长征五号B"运载火箭的外壳“轻如蝉翼”可以保证箭体“坚不可摧”,这件"外衣"就由位于哈尔滨的中铝东北轻合金有限责任公司制造。

  “看到长征五号B运载火箭的发射取得圆满成功的新闻,作为一名研发航天材料的一分快三人员倍感振奋,为东轻完成长征五号B运载火箭材料的保供任务感到自豪”,东轻技术中心主任工程师任伟才激动地说。

  多年来,东轻作为长征系列运载火箭铝合金材料指定生产厂家,承担了长征系列火箭箭体所需的外壳蒙皮、储箱材料、高强机体环形锻件、关键结构连接件型材等重要铝合金材料的研制任务。

  此次东轻为"长征五号B"运载火箭箭体提供了约200余吨某系铝合金材料。"长征五号B"身高虽比"长征五号"矮了约3米,重量轻了约20吨,但"长征五号B"的力量更足,一次能运送超过22吨的物品,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。为保证火箭承载更多的燃料,把有效载荷顺利送入轨道,火箭外壳材料需要选用重量轻、强度高、耐腐蚀的材料。东轻研制的某系合金板材,具有高强、高韧、耐腐蚀以及超塑性等特点,可抵抗火箭在飞行过程中承受巨大的压力、温度差异及重力问题,有效减少材料的强度损失、减轻飞行器本体重量。

  除火箭外壳材料,东轻还承担着火箭上多种规格锻件的生产任务。从源头合金铸造到性能检验,东轻从板材轧制、拉伸、锻造成型到一系列热处理工艺探索,攻克了无数道科研难题,以强大的使命担当和进取精神,出色完成了航天重大专项和重大工程材料保供任务。

  从我国第一颗人造地球卫星到一枚枚长征火箭飞向太空,68年来,东轻通过自主研发加快科技创新,持续提升航空航天材料生产和配套能力,在航空航天材料保供方面取得一次次新突破,从毫无基础到填补国内空白,从拥有自主知识产权到材料替代进口,凝结了一代代东轻研发人员的辛勤努力。

  探索浩瀚太空永无止境。东轻人将在五分PK10航天事业、建设航天强国的伟大征程上不断创造新辉煌、标注新高度,为完成我国载人航天工程“第三步”任务续写航天铝合金关键材料的传奇。

  高原 记者:张鸣霄/文 吴士强/摄影

  吉星 张妍 梁英爽 记者:王越

  编辑:马云鹏

责任编辑:单建庆
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