苑世剑：成形运载火箭大规格燃料贮箱薄壁整体箱底

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11月10日，科技日报记者独家从哈尔滨工业大学获悉，该校苑世剑教授团队提出的双向可控加压流体高压成形新技术攻克了火箭燃料贮箱箱底成形中起皱和开裂缺陷并存的国际性难题，突破国外技术封锁，在国际上首次直接成形出运载火箭直径3m级燃料贮箱薄壁整体箱底，成功摘下火箭上的“王冠”。

图片说明：超大型板材流体高压成形机及整体箱底

据介绍，燃料贮箱箱底被誉为火箭上的“王冠”。因为燃料贮箱是运载火箭的主体结构，由筒体、叉型环和箱底组成，但箱底受力复杂，是影响全箭可靠性的关键构件。

美国NASA、欧空局采用“厚板（50mm以上）+热旋压制坯+数控铣削”的技术路线来制造整体结构箱底，但是这一办法工艺复杂、制造周期长（约6个月）、材料浪费严重（90%材料被铣掉），且当前美欧等国家大型旋压设备对我国实行禁运。

因此我国现役火箭贮箱箱底普遍采用“分块成形+焊接”结构，但这一结构尺寸精度差、废品率高和可靠性低，成为制约运载火箭发展的一个瓶颈难题。

哈尔滨工业大学苑世剑教授团队提出的“双向可控加压流体高压成形新技术”通过控制正向与反向液压载荷，调控压力比，使得坯料变形区处于合理的应力状态，解决了深腔曲面件起皱与破裂并存的难题，突破现有技术的成形极限。

该技术颠覆了美国NASA、欧空局几十年沿用的技术路线，打破了发达国家对我国火箭箱底整体制造技术的封锁和设备禁运。

“我们采用与构件等厚的薄板直接成形出运载火箭直径3m级燃料贮箱薄壁整体箱底，这在国际上也属首次。”哈尔滨工业大学副教授刘伟介绍说，这一技术替代传统的多块焊接结构，完全消除焊缝，综合力学性能优于传统焊接结构，可大幅提高运载火箭的可靠性，让生产成本降低50%、生产周期缩短2/3，可正式用于火箭型号产品。

为实现该技术在工业上的应用，哈尔滨工业大学流体高压成形技术研究所联合上海航天设备制造总厂、合肥合锻智能制造有限公司等单位，自主研制出超大型板材流体高压成形机，其核心参数为成形力150MN、高压液体体积5m3。

该板材流体高压成形机是目前世界上最大的薄板液压成形机，成形力是此前最大设备（德国Schuler公司）的1.5倍、高压液体体积是10倍。研制该超大型设备最大难题是如何建立5m3高压液体体积。该团队采用多路增压器并联同步控制技术，解决了超大体积高压液体增压与调控难题。