2021年2月下旬中國首個(gè)3.35 m直徑火箭長筒段貯箱在中國航天科技集團(tuán)八院800所問世,經(jīng)過各項(xiàng)檢測和強(qiáng)度考核,各項(xiàng)指標(biāo)均超過預(yù)定值,完全具備工程應(yīng)用條件。該貯箱筒段為5 m級長的,過去中國用的為小于2 m長的,而美國用的是4 m長的,采用長筒段,可以減少筒段壁板零件及環(huán)向焊縫數(shù)量,從而提高制度精度、承力性能及可靠性,標(biāo)志著中國已掌握了長筒段制造技術(shù),在火箭高質(zhì)量、高效率、低成本研制上又取得了重大突破。
燃料貯箱(液氫與液氧)是運(yùn)載火箭的主要結(jié)構(gòu),長度為火箭全條的2/3,而當(dāng)下中國制造的單個(gè)筒段大都<2 m,對于大部分貯箱來說,需要通過多個(gè)筒段焊接才能達(dá)到要求長度。采用長筒段,可以減少筒段壁板零件及環(huán)向焊縫數(shù)量,從而制造精度、承力性能及產(chǎn)品可靠性都得到提高。為了制備長筒體,八院800研究所組建了專門的攻關(guān)團(tuán)隊(duì),首先他門改了板材滾彎成形工藝,而利用數(shù)值模擬、數(shù)字化檢測等“智造”手段,突破了以高筋結(jié)構(gòu)長壁板精密彎曲成形、長筒段裝配及焊接為代表的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),順利地在不到1年的時(shí)間內(nèi)研制成功國內(nèi)最長的5 m級貯箱壁板與筒段,以5 m級長筒段為例,可消除2條環(huán)向焊縫,縮短焊縫長度21 m,有效地提高了火箭結(jié)構(gòu)的可靠性,更可喜的是,生產(chǎn)效率提高了30%以上,制造與研究成本降低20%以上,中國的新一代運(yùn)載火箭都將用上這種長筒段燃料貯箱。
國外的火箭燃料(液氫、液氧)貯箱,不管哪個(gè)國家的都是用2219型鋁合金板材焊接的,因?yàn)檫@是一個(gè)久經(jīng)考驗(yàn)的低溫鋁合金,既有高的低溫性能,又有優(yōu)秀的可焊性能,還有良好的加工成形性能,是一種美國合金,上世紀(jì)30年代即已面世,它的成分(w%):Si 0.20,Fe 0.30,Cu 5.8~6.8,Mn 0.20~0.40,Mg 0.02,Zn 0.10,Ti 0.02~0.1,V 0.05~0.15,Zr 0.10~0.25,其他雜質(zhì)單個(gè)0.05、合計(jì)0.15,其余為Al。中國火箭燃料貯箱是用什么鋁合金制的,未見媒體報(bào)道,筆者估計(jì)很可能也是用2219型鋁合金制造的,中國從上世紀(jì)50年代后期起就能生產(chǎn)這種合金板材。