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哈工发动机、轴承等多项成果助力长征五号B首飞

2020-05-08 10:17:49  [  来源:新晚报  ]  作者:中崋轴承网

【中崋轴承网】

发动机气瓶热防护、有效解决高真空大温差强辐射等难题、为长征五号系列火箭设计Logo扮靓妆容、航天学院院旗伴随“长五B”首飞遨游太空……5月5日18时,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭首飞成功。从长征五号首飞到“长五B”首飞,哈尔滨工业大学多项技术成果应用其中。

发动机气瓶热防护 3次助力长征五号成功飞天

由哈工大航天学院复合材料与结构研究所赫晓东教授团队承担的“发动机气瓶热防护”项目,成功研制出一种轻质高效、柔性绝热复合防护结构,获得航天产品准入资质并具备量产能力。该柔性绝热复合防护结构应用于长征五号系列运载火箭二级发动机,3次助力长征五号系列成功飞天。

研究团队采用材料微结构连续调控优化设计方法,充分发挥纤维材料性能特点,研制出了纤维分布特殊、密度小、隔热性能优异的轻质绝热柔性热防护材料。发动机气瓶组件及气瓶支架均采用该柔性热防护结构,在长达30分钟的辐射传热和羽流形成的对流传热耦合工况下,发动机气瓶壳体的表面温升不超过35℃,解决了“长五B”二级发动机舱内热防护难题。

机器人自动化焊接关键部位元件生产周期减半

“长五B”火箭氢氧发动机喷管延伸段由300多根变截面薄壁方管螺旋缠绕排布焊接而成,焊缝长度超过1700米。以往手工焊接存在的质量稳定性差、生产效率低的问题难以保证运载火箭密集发射、高可靠性的精细化高效焊接需求。

材料学院陈彦宾教授研究团队开展了近10年的技术攻关,基于焊接结构力学理论,有效解决了超薄异形管焊接变形难题;采用光识别技术,突破了带羊角焊缝识别、大曲率轨迹的跟踪瓶颈;开发出了九轴联动机器人自动化集成技术及装备,实现了过程参数及工艺装备的精密控制。

团队先后研制出具有国际先进水平的机器人自动化焊接装备,提供多台设备完成了生产车间的技术升级和改造,实现了氢氧发动机管束式喷管延伸段的自动化生产,生产周期缩短一半以上。

金属橡胶材料构件解决高真空大温差强辐射难题

金属橡胶技术是解决航空航天领域高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振等难题的专用技术。金属橡胶阻尼环具有可设计性的阻尼性能,其组合结构可实现复杂力学环境工况下设备的隔振。

机电学院金属橡胶技术研究所姜洪源教授团队为“长五”系列火箭解决了高真空、大温差、强辐射等极端工况下阻尼减振难题。依托学校的研发优势,金属橡胶技术研究所围绕国家重大需求,瞄准技术瓶颈,制备了满足不同工况和不同结构需求的金属橡胶构件,部分金属橡胶元件成功替代了重要装备上的进口元器件,并在嫦娥三号等任务中得到成功应用。

陶瓷轴承工艺为大推力发动机提供核心技术支撑

机电学院王黎钦教授团队承担了“长五”系列火箭芯级和上面级发动机低温重载涡轮泵用陶瓷轴承的预研及工程样机技术攻关任务。这是国内首次在液氢涡轮泵上采用高速重载低温自润滑陶瓷轴承。

该团队攻克了陶瓷轴承超低温匹配性设计技术、陶瓷球低损伤高精度制造技术等核心技术和工艺,突破了高速、重载、冲击、超低温、固体润滑轴承的核心技术,大幅度提高火箭发动机轴承的关键指标,建立相应的技术规范,为新一代大推力氢氧火箭发动机提供了核心技术支撑,为长征五号火箭发动机的预研、方案改进、长程试车和技术定型做出了重要贡献,也为我国更大推力的火箭发动机研制奠定了技术基础。

设计“长五”Logo 为长征系列火箭扮靓妆容

除了提供技术支撑,哈工大教师朱磊设计团队还为长征五号系列设计了Logo。据介绍,长征五号系列火箭Logo方案的概念创意源自中国传统文化中的太极图案,整体展现出一个动感的“5”的形象——象征着“长五”系列火箭性能、可靠性、经济性和安全、环保等多重因素的综合优化;同时,其圆形轮廓象征着这个品牌和天空的关系,并寓意着“长五”系列火箭的圆满成功。

在涂装的整体色彩处理上,红色的Logo与国旗相互呼应,在整箭大面积白色基调的基础上建立了以红色为主导的视觉印象,从视觉传达角度强化了中国元素的主导地位,传达出象征中国大国形象的视觉语义。此外,在此次“长五B”发射的新一代载人飞船试验船上,还搭载了哈工大航天学院院旗一起遨游太空。

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