全球今日報丨一線調(diào)研實干見聞丨當(dāng)“火箭發(fā)動機”遇到“數(shù)字化”

2023-02-09 21:41:39來源：?央視新聞客戶端

今年，我國計劃實施近70次宇航發(fā)射，有望再次刷新紀(jì)錄。高密度的發(fā)射對火箭的整體要求近乎苛刻，中國航天如何做到高密度發(fā)射下的高成功率？今天的《一線調(diào)研實干見聞》，我們就去火箭的“心臟”航天發(fā)動機研制團隊看一看。

設(shè)計

(資料圖片僅供參考)

從“十年一箭”到“八年九機”的秘訣

春節(jié)剛過，記者就來到了位于西安的航天科技集團六院，這里是我國液體火箭發(fā)動機的研制中心，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(fù)責(zé)面向未來的一些發(fā)動機研制的？

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：沒錯，我們就是面向我國重大航天任務(wù)需求。

記者：抓總研制。

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：對，世界水平的發(fā)動機。它就是我們的第一款。

記者：這款發(fā)動機的設(shè)計是全數(shù)字化了。

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：全數(shù)字化了。

趙劍說的這款發(fā)動機就是500噸級液氧煤油發(fā)動機，這是我國目前在研推力最大的液體火箭發(fā)動機，去年底，首次整機試車就取得圓滿成功。

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：這發(fā)動機從零開始到真正的第一次系統(tǒng)級的熱試車，大概是花了4年時間，包括設(shè)計到生產(chǎn)加上實驗。

記者：這個速度是跟之前相比是不是已經(jīng)很快了？

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：像這么大一個發(fā)動機，我舉個例子說，咱們現(xiàn)在的120噸發(fā)動機，就目前空間站的主動力發(fā)動機，它從零開始到真正試車，大概就是以10年為周期。

趙劍說，研制時間大幅度縮短，是因為他們在一開始設(shè)計的時候就引入了數(shù)字化，按照以往的設(shè)計模式，需要手繪設(shè)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(xiàn)在航天重大任務(wù)中，都要求質(zhì)量高、周期短、成本低，過去的手工制圖已經(jīng)無法適應(yīng)了。為此，院里啟動了數(shù)字化轉(zhuǎn)型，自主研發(fā)了“郁金香”模型庫，以往憑設(shè)計師個人經(jīng)驗無法想象的設(shè)計方案，在仿真模型的計算下都可以實現(xiàn)。

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：我所有的尺寸圖紙全是三維呈現(xiàn)，全是整個真實地在這里體現(xiàn)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：這是傳感器是吧？

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：對。相對原來的方案減了50%重量。如果讓你設(shè)計，你肯定不會這么設(shè)計，想象不出這里把它凹進去對吧？這里凹進去，然后再把它長出來，你是想不出來的，這都是算出來的。

趙劍說數(shù)字化模型算出來的結(jié)果，讓發(fā)動機研制效率提高了幾十倍，設(shè)計完成之后，還可以通過仿真試車來一遍一遍驗證結(jié)果。

記者：可不可以這么理解，仿真試車就相當(dāng)于我打游戲過關(guān)一樣，每一關(guān)，每一關(guān)，即便是這關(guān)我沒過，我可以重來。但是按照以前的話，我可能這一關(guān)沒過，就意味著游戲結(jié)束了。

航天科技集團六院11所重型發(fā)動機副主任設(shè)計師趙劍：多輪迭代的仿真的數(shù)字化的這種研制模式，它每一步發(fā)動機從0秒開始發(fā)指令，到零點零幾秒，哪個閥打開，零點幾秒，到哪個位置，知道它在什么時候會做什么動作，載荷是什么樣的。然后我的產(chǎn)品能不能扛得住，我們也經(jīng)過了詳細(xì)的計算。在我們這種認(rèn)知范圍內(nèi)我們?nèi)プ龅綐O致，這樣才能保證真實試車一次成功。

趙劍告訴記者，他所在的航天六院提出，在8年內(nèi)要完成9款新型發(fā)動機的研制。從十年磨一劍到8年9款新發(fā)動機，采訪過程中，我們找到了其中的秘訣，就是用數(shù)字化賦能航天發(fā)展。

制造

從“工藝品”到“工業(yè)品”的轉(zhuǎn)變

使用數(shù)字化以后，發(fā)動機的設(shè)計師們有了更多的信心和底氣。設(shè)計是產(chǎn)品的第一個環(huán)節(jié)，設(shè)計完成之后，還要通過總裝加工來實現(xiàn)，那么總裝車間又是如何通過數(shù)字化來完成生產(chǎn)任務(wù)的？繼續(xù)來看記者的調(diào)研。

在西安航天發(fā)動機有限公司，記者見到了主管生產(chǎn)任務(wù)的副總經(jīng)理劉友強。去年，他們公司交付的各型發(fā)動機再創(chuàng)歷史新高，今年任務(wù)量更大。

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：每個人會有個責(zé)任令，可以說它是軍令狀，這里邊就規(guī)定得比較細(xì)了，不管是數(shù)量還是質(zhì)量，都比以往上了一個層次。

在采訪的時候，劉友強接到了生產(chǎn)車間打來的電話，記者和他一起趕往生產(chǎn)車間。

記者：過年去哪了？

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：過年我哪都沒去。好多一線的初三就已經(jīng)到崗了，到初四初五人就非常多了，達(dá)到1500人左右了。我們在春節(jié)前把2023年的工作基本上都安排到位了，關(guān)鍵環(huán)節(jié)關(guān)鍵點，得確認(rèn)一下是不是按照預(yù)期正常起步的。

劉友強來到的是120噸液氧煤油發(fā)動機的總裝車間，這是我國新一代運載火箭的主力發(fā)動機。這幾年中國空間站發(fā)射的長征五號B、長征七號運載火箭，用的都是他們研制的發(fā)動機，未來探月四期、火星、小行星等深空探測計劃，對它們的需求會更大。

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：新一代液氧煤油發(fā)動機，總裝的脈動線，建成的第一天開始就基本上滿負(fù)荷運行了。

劉友強介紹，去年，公司交付了60臺120噸級液氧煤油發(fā)動機，今年的交付任務(wù)達(dá)到80臺以上，他每天最重要的任務(wù)就是盯住生產(chǎn)進度。

記者：交貨的期限就卡在小時級了。

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：是這樣的，你現(xiàn)在如果還是說明天干什么，后天干什么，根本不行，你應(yīng)該說明天幾點鐘之前干什么，幾點鐘干什么。

劉友強告訴記者，以前發(fā)射任務(wù)少，需要的航天產(chǎn)品量很小，有的都是孤品，都是靠傳統(tǒng)人工加班加點趕出來的。

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：你像四五年前這個也就是交付10臺8臺，再往前就更不用說了，因為外部沒有需求。你看現(xiàn)在，接近商品，產(chǎn)品化了。

劉友強說，這兩年發(fā)射次數(shù)越來越多，為此，公司實施了“卓越產(chǎn)品行動”計劃，各車間生產(chǎn)現(xiàn)場機械臂、自動上下料系統(tǒng)、智能立體庫、無人運輸系統(tǒng)等自動化設(shè)備隨處可見，新的脈動生產(chǎn)線也正在建設(shè)中，預(yù)計6月就將投產(chǎn)。

記者：這條線要投產(chǎn)之后，你這壓力就能小一點。

航天科技集團六院西安航天發(fā)動機有限公司副總經(jīng)理劉友強：那小很多，真的小很多。

采訪結(jié)束時，劉友強告訴記者，自動化、智能化裝備的大量使用，使得以往靠手工打造的“工藝品”成了現(xiàn)在批產(chǎn)的“工業(yè)品”。盡管今年的生產(chǎn)任務(wù)壓力依然很大，但有信心能夠保質(zhì)保量完成交付。

試車

從一臺專用到一臺多用的轉(zhuǎn)型

我們已經(jīng)看到了航天發(fā)動機的設(shè)計和制造，在發(fā)動機的研制過程中，還有一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是試車，不管是新研制的發(fā)動機還是準(zhǔn)備交付的發(fā)動機，都要在試驗臺上點火來驗證性能。為了滿足航天任務(wù)的需要，新的試車臺也在加緊建設(shè)中，未來這個新的試車臺也將是全數(shù)字化的。

總臺央視記者李寧：位于陜西銅川，亞洲最大的液體火箭發(fā)動機試車臺正在建造過程中，目前，主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)完工，正在進行試驗設(shè)備的安裝調(diào)試，預(yù)計3月底將交付使用。

麻軍德是這個項目的負(fù)責(zé)人之一，他告訴記者，整個春節(jié)他們都沒有放假，在加班趕進度，現(xiàn)在，測控大廳已經(jīng)完工，試驗臺的主容器已經(jīng)順利安裝落位，關(guān)鍵設(shè)備全部進場。他們所里現(xiàn)有的試驗臺是保障現(xiàn)役發(fā)動機研制試驗的，無法滿足新研大推力發(fā)動機的試車任務(wù)，未來的任務(wù)就指望這個臺子了。

航天科技集團六院165所五室副主任麻軍德：這個試驗臺主要承擔(dān)目前我國最大推力的500噸級液氧煤油發(fā)動機，還有300噸級發(fā)動機，以及向下兼容，包括200噸級的發(fā)動機等。承擔(dān)的型號是非常多的，所以我們把這個臺子定義為多功能柔性化的一個試驗臺。

麻軍德帶著記者邊走邊介紹，不同于以往，這個試驗臺采用雙工位設(shè)計，依山勢形成傾斜角度，這樣的設(shè)計既節(jié)約成本，還能夠快速形成試驗?zāi)芰Γ瑵M足發(fā)動機的研制需求。此外，智能化、數(shù)字化等新技術(shù)也將應(yīng)用其中。

航天科技集團六院165所五室副主任麻軍德：我們要打造成一個數(shù)字化試驗臺，我們所有的數(shù)據(jù)的采集，采集完之后的處理交付，直接傳送到我們西安本部。

通過調(diào)研，記者發(fā)現(xiàn)，從設(shè)計、制造到試車，火箭發(fā)動機研制的每個環(huán)節(jié)都在滿負(fù)荷運行，在中國航天密集發(fā)射任務(wù)的背后，是國民經(jīng)濟對航天需求的快速增長。而在這種需求牽引下，無論是設(shè)計端的從圖紙到模型，還是制造端的從人工到智能，中國航天都在全面推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這種轉(zhuǎn)型也成為高密度發(fā)射任務(wù)的有力支撐！

（總臺央視記者崔霞李寧陶嘉樹張博張昊）

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