一个搞电焊的能有多厉害?年薪百万,还送北京两套房?抱歉,这些人家根本看不上。

作为一名专业焊接火箭发动机的电焊工,高凤林绝对是蓝领工人的天花板级别。

那么焊接火箭发动机到底有多难?我国的火箭焊接技术与美国相比,处于一个什么水平呢?

火箭发动机焊接难点在哪?

这是火箭的发动机,发动机尾部这个看着像大喇叭的东西,叫发动机喷管。在火箭点火发射飞行过程中,经过喷管的燃气温度在1000-3000摄氏度之间,太阳表面温度是5500摄氏度,大约是太阳表面温度的一半。虽然温度没有太阳高,但是喷管表面所感受到的热量,可是与太阳表面非常接近。面对如此高的热量和温度,即便是目前人类能制造的最耐高温的材料,也无法承受。

既然硬抗不行,那就要想办法给喷管进行冷却降温,电脑的液冷系统我们都见过,冷却液在主机内部流淌,将热量带走,科学家给喷管降温的方法,与此方法大致相同。改变喷管的结果,将喷管做成中空带夹层,火箭的液体推进剂在进入燃烧室之前,先在这个中空夹层中走一圈,这样就能把热量带走,喷管也就不会被烧毁了。

好,现在方法是有了,但还有一个问题更加棘手。这是夹层式喷管的横截面,中间流淌的推进剂,温度低于零下100度,而夹层外部则是几千度的高温,冰火两重天。而且夹层壁的厚度仅为1毫米,除了巨大的温差,还要承受几十甚至上百个大气压力的冲击,以及发射过程中的强烈震动。这一系列的严苛要求,都对焊接质量提出了巨大挑战,哪怕是一点点的裂缝或者气泡,就可以造成火箭在飞行过程中喷管损毁,进而影响火箭的发射。

上个世纪90年代,我国在研制“长三甲”系列运载火箭时,大推力发动机的大喷管焊接,成为了研发瓶颈。当时的火箭发动机喷管是由248根细方管组成的,方管壁厚只有0.33毫米,比一张纸还要薄。焊接这样的喷管,焊枪哪怕是多停留0.1秒,就有可能把方管烧穿,每焊坏一个这样的喷管,损失就高达百万。更要命的是,还会严重影响火箭的研发进度。

高凤林作为一名航天特种焊工,为了解决喷管的焊接难题,勤学苦练,就连吃饭时,都拿着筷子练习送焊丝的动作,为了焊接动作的一气呵成,高凤林更是练就了10分钟不眨眼的硬功夫,在他的带头下,我国最终攻克喷管焊接的技术难题。到目前为止,我国大约40%的火箭发动机是经由高凤林之手焊接的,被誉为火箭心脏焊接第一人,是真正的大国工匠。

62年出生的高凤林,已经到了退休的年纪,为了将技艺传承下,他组建了学习班,手把手教学,将自己的技艺无条件的传授给其他师傅,为我国航天事业的发展,注入更多新鲜血液。

机器焊接

看到这,我想你不禁会问,在工业高度智能化,自动化的今天,为什么不尝试用机器人焊接火箭呢?别急,下面就介绍一下咱们国家的火箭自动焊接技术。

过去之所以选择人工焊接,是因为焊接火箭的方式很特别,操作流程极为复杂,有些焊接更是需要在真空环境下进行,焊接过程很难实现自动化。但人工焊接的缺点同样非常突出,对操作人员的技术水平要求较高,能干得了这种活的人,全国也没有多少。这就导致了火箭制造周期长,成本过高等问题。

现在随着科技进步,火箭焊接难题,正在逐步被一一解决。8月30日,由武重集团自主研制的,十米级火箭燃料贮箱箱底焊接系统,开始了批量试验件的焊接。在火箭内部,燃料贮箱主要用于储存动能燃料,也是整个火箭一飞冲天的动力源。大型火箭的燃料贮箱的箱底,直径达到9.5米,是由12个弧形材料进行无缝焊接拼装在一起的。如何在材料在不变形的情况,保证焊接精度,让它成为了整个燃料铸件焊接过程中最难的一个环节。武重集团历时3年,四次方案推倒重来,最终攻克了反变形加工,复杂曲面零件骨架制造等一系列卡脖子问题。

那么,武重集团的这个技术,有多牛呢?目前,俄罗斯能做到最大直径是8米,美国是10米,我们和美国差不多,属于是世界最先进水平。有了这样一台设备,未来我们用于探测火星,载人登月的重型火箭,就可以更早地进行试飞,是我国未来进行深空探测的重要利器。

除了武重集团,还有我国的民营航天公司,蓝箭航天,他们研发的激光焊接夹层喷管工艺,是由机器人进行激光焊接。目前,采用该工艺的“天鹊”80吨发动机喷管,已成功点火试车。民营航天企业的崛起,是我国航天事业走向强大的一个具体表现,中国人在航天事业上取得的成就,现在就连美国看着都眼馋。

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