中國運載火箭技術研究院在4月29日傳出消息:首件重型運載火箭十米級直徑不銹鋼貯箱樣機順利研制成功,這不僅是當前我國在研直徑最大的火箭貯箱,更是我國在重型運載火箭研制道路上的又一重要里程碑,它很可能會使用在我國的長征九號超重型火箭上面,也標志著我國在超大直徑不銹鋼貯箱研制領域取得了重大突破。
傳統火箭貯箱多使用鋁合金或鋁鋰合金,輕質、成型性好、適合冷作加工。而不銹鋼更重、加工難度更高、熱脹冷縮系數更大,但也有兩項關鍵優勢:第一,強度穩定,能承受極端低溫與再入高熱;第二,制造成本更低,適合重復使用系統的結構化制造。SpaceX的星艦選用不銹鋼,原因正在于此。它可以不怕熱、可以反復焊、可以直接裸身入軌甚至硬回地面。而這種高溫抗性、高可靠性、厚壁結構的大型不銹鋼貯箱,恰恰是可重復使用火箭構型的核心部件之一。
中國運載火箭技術研究院重型運載火箭型號隊伍自論證確定貯箱采用不銹鋼材料以來,同時在材料、設計、制造、考核方面進行攻關,以“小步快跑,快速迭代”模式持續推進不銹鋼貯箱研制,并突破了多項關鍵技術。其中包括研制了具備定位保形功能的箱底焊接裝置、適用于大直徑箱底組件翻轉的專用吊具及箱體立式裝配焊接系統;探索了不銹鋼材料焊接變形后的矯形方法;驗證了不銹鋼結構件在極端裝配條件下的焊接工藝性;突破了大型不銹鋼異型結構件的裝配焊接技術及成形技術;確定了超大直徑不銹鋼貯箱生產制造的基本工藝路線。
目前,中國現役最大火箭長征五號,其芯級直徑為5米;長征十號載人登月火箭,也延續了5米平臺。而SpaceX的星艦系統,核心級直徑達到9米,既是一種運載能力的擴張,更是一種制造體系的重構。現在,中國也邁出了這一步,并且一步跨到了10米,不僅等同于SpaceX,也已超越NASA用于載人登月的SLS超重型火箭(8.4米),直指超級重型運載系統的新范式。
此次我國10米級火箭儲箱的下線,是我國重型運載火箭研制歷程中的一個重要節點。隨著各項關鍵技術的不斷突破,長征九號火箭的研制進程正逐步加快。相信在不久的將來,長征九號將翱翔天際,助力我國實現從航天大國向航天強國的跨越,為人類探索宇宙的征程貢獻中國智慧和中國力量。