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長征5號遙2火箭失敗原因曝光:渦輪排氣裝置結構異常

http://dailynews.sina.com   2019年07月26日 03:55   中國青年報

  原標題:潛心研製大國重器的每一顆“螺絲釘”

  2017年7月2日,海南文昌航天發射場,長征五號遙二火箭實施發射,但火箭飛行至346秒時突發故障。經過層層排除,故障原因確定爲芯一級液氫液氧發動機一分機渦輪排氣裝置在複雜力熱環境下,局部結構發生異常,發動機推力瞬時大幅下降,致使發射任務失利。

  渦輪排氣裝置的設計圖紙被更改,在原零件的基礎上增添了5個導流葉片——設計圖紙的大幅度修改,意味着現存的庫存零件全部報廢。生產新零件頓時迫在眉睫,且因零件材料要從不鏽鋼改爲鎳基高溫合金,加工難度驟增。

  負責單位十分重視此次改進。所有具備火箭渦輪排氣零件的車間聚在一起開會討論。所有人都認爲時間緊,如果用傳統的機械銑削去生產零件,會延緩我國航天事業的發展,而且成本很高,會造成重大經濟損失。

  研製成功後“蟄伏”了近一年,中國石油大學(華東)機電工程學院高端裝備製造技術創新團隊,研究開發出的電火花電弧複合高速數字化銑削技術及其數控機牀,有了用武之地。

  團隊負責人、機電工程學院院長劉永紅曾想過,這項悶在實驗室裏研發了10多年的重大突破,總有機會用到我國的航空航天事業中,但他沒料到機遇來得這麼快。和傳統方法相比,幾塊錢的石墨管代替了數百上千元的機械刀具,大大節約了成本,而效率則是原先的幾十倍,突破一系列難題後,加工時間從24小時縮短到8小時以內。最終,在該技術助力下,中國運載火箭技術研究院首都航天機械有限公司各個車間按期完成零件生產。

  效率提高的背後是一個令劉永紅驕傲的數字。通過這項技術,加工鈦合金的速度可達21494mm3/min,而目前國際上已有的電火花銑削加工技術加工鈦合金的最高速度僅爲3000mm3/min。

  “我們在努力突破的都是關鍵核心技術。”劉永紅表示,目前,國內機械裝備領域普遍用的都是中低端技術,在向高端裝備轉型的過程中,對關鍵零部件“高壽命”的要求必然提升,這意味着“高強度、高硬度、高耐磨性”。大國重器中的“小東西”就是劉永紅和團隊“死磕”的對象,“再小的東西,如果核心技術掌握在別人手裏,行業的產值再高也沒多少利潤,而且污染了環境,最重要的是容易被別人制約。”

  一旦一項“卡脖子”技術得以突破,對航天航空、汽車製造、油氣開發等上天入地的領域,都將帶來巨大變化。“在高端裝備製造領域,零部件的製造應該是一個量變到質變的過程。”團隊青年教師紀仁杰表示,“我們的加工技術還有很大的發展空間。”

  探索新的空間離不開創新。在劉永紅的團隊裏,一週一次的例會既是項目推進的時刻表又是頭腦風暴的中心眼。鼓勵,是這位自詡“工作狂”的教授對待學生天馬行空想法的基本態度,“千萬不能因爲學生想法幼稚就批評,一打擊就沒人敢想了”。

  紀仁杰帶的博士生張凡正致力於新能源電池研究,促成這次“跨界”的正是劉永紅的鼓勵。

  “研究其實源於一個廢品。”張凡在一次嘗試用3D打印技術製造新型密封薄膜時,參數錯誤導致他得到了一團銀黑色的花狀物體,除了鎳的材質,張凡對這個成品一無所知。他捧着這團“報廢”的物體諮詢劉永紅,卻意外得到建議,“這是一種很好的新現象,應該深挖這個點。”老師在科研領域的洞察力給了張凡信心,他不斷在此基礎上改進,最終得到了一個類似電極片的物體。張凡想到在校報上看過關於電解水制氫方面的文章,瞭解到應用範圍,最終確立了向新能源電池領域探索的可行性。

  張凡渴望像團隊的前輩一樣,在看到我國大國重器“上天入海”的新聞時,“會因自己出了一分力而驕傲”。

  在團隊青年教師蔡寶平看來,“我們研究的不僅是大國重器的‘螺絲釘’,某種意義上,我們研究的就是大國重器。”

  在1500米至3000米的深海里,高度大約30米的防噴器是海洋石油開採過程中預防井噴的最後防線。國內鑽井平臺使用的防噴器幾乎都是從國外進口,成本高昂且容易受到限制,“這套東西對我們確實是一項‘卡脖子’的技術,如果對方不供應,整套鑽井平臺就會陷入癱瘓。”因此,劉永紅和蔡寶平等團隊成員花了近10年“死磕”該項技術,最終成功研發了3000米“水下防噴器組控制系統”,這一成果填補了我國海洋工程水下關鍵設備的空白,打破了國外技術壟斷。

  “希望團隊用青春換來的研究成果能儘快真正用於南海。”這是蔡寶平現在最大的願望,在他看來,這項技術成功能帶動一系列油氣裝備的突破,“能使我國油氣裝備慢慢實現國產化,掌握主動權在南海油氣開發中太重要了。”

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