Китайские исследователи сообщили о переходе к массовому производству одного из важнейших элементов ракетной техники с использованием технологии сверхнизкотемпературной формовки. Новая разработка значительно сокращает время изготовления деталей и может повысить эффективность быстро растущей коммерческой космической отрасли страны.
Речь идет о днищах топливных баков ракет, которые считаются одним из ключевых элементов конструкции ракеты-носителя. Именно скорость их производства во многом определяет темпы сборки ракет и, как следствие, частоту космических запусков.
В современной космической индустрии запуск спутников зачастую ограничивается не готовностью полезной нагрузки, а наличием самих ракет.
Производство ракет, в свою очередь, во многом зависит от скорости изготовления топливных баков и их компонентов.
Группа ученых из Школы машиностроения Даляньского технологического университета разработала технологию, позволившую наладить серийное производство днищ топливных баков диаметром более двух метров.
В основе достижения лежит созданная исследователями уникальная технология сверхнизкотемпературной формовки металла, которую в Китае называют первой в мире системой подобного масштаба.
Новая деталь внешне напоминает гигантскую металлическую крышку. Ее характеристики впечатляют: диаметр превышает два метра, а толщина составляет всего четыре миллиметра. Несмотря на столь тонкие стенки, конструкция должна выдерживать крайне тяжелые условия эксплуатации: сильные вибрации при старте; ударные нагрузки и давление сотен тонн ракетного топлива. Поэтому к точности изготовления и качеству материала предъявляются исключительно жесткие требования.
На протяжении десятилетий производители сталкивались с серьезными ограничениями существующих методов. Сварные конструкции содержали множество соединений, которые потенциально могли снижать надежность изделия.
Альтернативный подход — изготовление детали из цельной заготовки методом механической обработки — обеспечивал высокое качество, но сопровождался огромными потерями материала и длительным производственным циклом. В результате инженерам приходилось выбирать между экономичностью, скоростью производства и надежностью конструкции.
Для решения этой проблемы китайские специалисты разработали первую в мире крупномасштабную систему сверхнизкотемпературной формовки. Совместно с местными аэрокосмическими предприятиями была создана производственная линия, способная выпускать около 1000 цельноформованных днищ топливных баков в год.
Технология позволяет превращать алюминиевый лист толщиной четыре миллиметра в готовое изделие всего за одну операцию формовки. При этом достигается исключительно высокая точность: отклонение толщины стенок не превышает 0,3 миллиметра, а изделие полностью соответствует требованиям аэрокосмической отрасли.
Если ранее изготовление одной детали занимало более недели, то теперь весь процесс занимает лишь несколько часов. По данным разработчиков, это позволило сократить производственный цикл более чем на 90%.
Новые днища баков уже использовались в реальных запусках. В частности, они применялись при первом полете ракеты Long March 12 и недавнем запуске ракеты-носителя Long March 7A Y14. Таким образом, технология уже прошла летную проверку и подтвердила свою работоспособность в реальных условиях эксплуатации.
По мнению разработчиков, новая технология способна существенно изменить экономику производства ракет. Среди ожидаемых преимуществ: снижение себестоимости изготовления компонентов, уменьшение расхода материалов, увеличение объемов производства, ускорение сборки ракет и повышение частоты запусков.
Это особенно важно на фоне масштабных планов Китая по развертыванию собственных спутниковых группировок, для которых потребуются десятки и сотни запусков ежегодно.