當“火箭發動機”遇到“數字化”
今年,我國計劃實施近70次宇航發射,有望再次刷新紀錄。高密度的發射對火箭的整體要求近乎苛刻,中國航太如何做到高密度發射下的高成功率?今天的《一線調研實幹見聞》,我們就去火箭的“心臟”航太發動機研製團隊看一看。
設計
從“十年一箭”到“八年九機”的秘訣
春節剛過,記者就來到了位於西安的航太科技集團六院,這裡是我國液體火箭發動機的研製中心,為我國所有的長征系列運載火箭提供動力。
記者:你們這個室就是負責面向未來的一些發動機研製的?
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:沒錯,我們就是面向我國重大航太任務需求。
記者:抓總研製。
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:對,世界水準的發動機。它就是我們的第一款。
記者:這款發動機的設計是全數字化了。
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:全數字化了。
趙劍說的這款發動機就是500噸級液氧煤油發動機,這是我國目前在研推力最大的液體火箭發動機,去年底,首次整機試車就取得圓滿成功。
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:這發動機從零開始到真正的第一次系統級的熱試車,大概是花了4年時間,包括設計到生產加上實驗。
記者:這個速度是跟之前相比是不是已經很快了?
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:像這麼大一個發動機,我舉個例子說,咱們現在的120噸發動機,就目前空間站的主動力發動機,它從零開始到真正試車,大概就是以10年為週期。
趙劍說,研製時間大幅度縮短,是因為他們在一開始設計的時候就引入了數字化,按照以往的設計模式,需要手繪設計圖,工廠再出工藝圖,再交給工人去加工。一有改動,所有的流程就要重新來一遍。
趙劍告訴記者,現在航太重大任務中,都要求品質高、週期短、成本低,過去的手工製圖已經無法適應了。為此,院裏啟動了數字化轉型,自主研發了“鬱金香”模型庫,以往憑設計師個人經驗無法想像的設計方案,在倣真模型的計算下都可以實現。
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:我所有的尺寸圖紙全是三維呈現,全是整個真實地在這裡體現出來,包括它的公差,包括粗糙度,包括這個位置入口,包括加工尺寸。
記者:這是感測器是吧?
航太科技集團六院11所重型發動機副主任設計師趙劍:對。相對原來的方案減了50%重量。如果讓你設計,你肯定不會這麼設計,想像不出這裡把它凹進去對吧?這裡凹進去,然後再把它長出來,你是想不出來的,這都是算出來的。
趙劍說數字化模型算出來的結果,讓發動機研製效率提高了幾十倍,設計完成之後,還可以通過倣真試車來一遍一遍驗證結果。
