——长征五号攻克制造难关、带动航天制造转型升级记

在天津滨海新区，一个大规模的新一代运载火箭产业化基地于2008年拔地而起，如今它已经具备了全面的火箭制造与总装能力。

这里不仅走出了我国新一代运载火箭长征五号和长征七号，还承担了其他长征系列运载火箭部分生产任务。

中国航天科技集团公司天津新一代运载火箭产业化基地彰显了我国航天制造业的全面进步，也成为我国高端制造业转型升级的一个缩影。

不仅在天津，在上海、在西安，在全国各地，我国航天制造都因新一代运载火箭的研制发生了转变。

一流设计催生一流制造

作为我国推力最大的运载火箭，长征五号是自长征二号后，长征火箭40余年来第一次扩大直径，从3.35米直径变为5米直径。

直径的变化，并不是简单的优化。“大直径带来一系列新问题，设计、制造、工艺、装配，全都不一样了，得从头开始。”长五总设计师李东说。

大与轻是一对“死对头”，但研制人员必须让他们共存，火箭必须在实现大直径、大结构、大推力的同时，还能保持最轻的自重。

从设计阶段开始，研制团队就不断为长五减重，除了智能减载、优化结构，他们还通过更换材料、优化工艺等措施在制造环节减重。例如，一开始火箭大量使用钢螺母，结构强度大，质量重。经过试验验证，科研人员将大量螺母替换成钛合金材料，减重了几百公斤。

火箭的蒙皮（即外壳），做得越薄越好。难以想象，如此巨大的火箭，其头部（整流罩）蒙皮厚度仅有0.3毫米，薄如鸡蛋壳。为了保持结构强度和刚度，科研人员在蒙皮内用框环和桁条组成一个个框架，与蒙皮铆接在一起，组合成壳段。

在整个长五研制过程中，科研人员还重新梳理了长征火箭固有的一些薄弱环节，利用研制新一代运载火箭的机会，将存在缺点的材料、工艺进行了更换。

新的材料和工艺很多都要从头摸索，试验确定下来的重要材料在长五上属于首次使用。此间，研制团队做了大量开创性工作，“在很多方面我们都是第一个吃螃蟹的人。”长五副总设计师娄路亮说。

攻克低温贮箱制造难题

长五火箭燃料贮箱的制造，可以说是长五卓越制造能力的典型代表。

长五全身90%的重量都来自于燃料，其中液氢为-253摄氏度，液氧为-183摄氏度，它们被装在容积巨大的贮箱内，而贮箱最薄处仅有3毫米。如此大的强度，如此极端的条件，对贮箱的研制生产提出了前所未有的要求。其中，直径5米、长21米的芯一级大型液氢贮箱，是我国目前最大的运载火箭结构件，在投入生产前，全国甚至连制造它的设备都没有。

登上了航天制造业的珠穆朗玛峰，举目四望，空空荡荡，长五不得不在型号研制的同时，开展研保条件建设。为了生产液氢贮箱，科研人员成功生产了5米直径贮箱高精度全自动大型焊接设备。

同时，5米贮箱还采用了工艺性较好的球冠底形状，取消了锁底焊结构，工艺性、可制造性大大提高，是我国火箭制造史上的首创。

助推器贮箱的制造也具有开创性。由于长五助推器采取前捆绑主传力和助推器主支撑的结构设计，推力在助推器内部“先扩后收”，带来的结果是助推器内部成了一个非对称结构。

据长五助推系统结构主任设计师陈鸣亮介绍，研制人员一共用了数十块壁板焊接成了液氧贮箱，分为多种不同的厚度，打造出了强度不断渐变的贮箱。

大火箭带动中国制造

长五在万里长征般的制造和试验过程中，带动了我国火箭制造基础能力的大跨越。

长五皮薄质轻的大直径箭体，在操作时比小直径箭体更容易变形，如何实现精准对接？在中国航天科技集团一院天津火箭公司的厂房里，科研人员独创了一套自动对接装置。

从事了30多年火箭总装工作的天津火箭公司总装车间副主任崔蕴感慨，长五的总装操作模式比现役长征火箭复杂很多，而自动对接装置则让问题变得简单，这也为我国今后更多新型火箭的总装打下了数字化、自动化基础。

长五助推器的制造由八院149厂承担。助推器的前捆绑主传力设计，使得偏置集中力成为助推器研制成败的关键因素。由于之前国内没有大结构偏置集中静力试验场所，八院自建了高达20米的专用试验厂房。这一国内二三十年来几乎没有进展的领域，因为长五往前走了一大步。

另外，长五的研制生产还带动了国内相关领域进步，最典型的例子当属搅拌摩擦焊技术的使用。搅拌摩擦焊是当今世界上最先进的焊接技术，美国麦道公司便把这种技术用在了德尔塔火箭推进剂贮箱的制造。搅拌摩擦焊通过两种金属摩擦生热，完成熔合焊接，具有绿色环保、对人体无伤害的优点，而且全自动化，几乎零缺陷。

天津火箭公司与149厂吃了这只“螃蟹”，均在长五的制造中充分运用了搅拌摩擦焊技术，并且发布了相关国内标准，研发了搅拌摩擦焊设备，将其推广到其他行业甚至远销海外。

“搅拌摩擦焊由长五研制发展起来，已经广泛用在其他长征火箭的制造中，带动了航天焊接技术的更新换代。”149厂6分厂副厂长黄诚说。

全数字化火箭从此起步

对于一个火箭产品来说，不仅要在设计上实现数字化，如果能打通制造环节，实现全三维下厂，打通产品研制全链路的数字化，那才能称为真正意义上的全数字化火箭。

长五研制中我国首次全面推行数字化设计手段，引进三维数字化设计工具，开创了火箭数字化研制的先河。其数字化研制理念和手段，后来也在长征七号运载火箭中得到充分应用。

长五总体主任设计师何巍介绍：“传统火箭做装配，必须把所有产品全都制造出来后才能进行实体装配，确认这些产品之间是否合适，但长五有了三维模型设计后，就进行全数字化的三维装配工作，这样就可以节省实物装配的工作量，大幅提高效率。”

到了数字化制造阶段，工艺与技能人员可以直观地在三维图纸中看到火箭的真实面目，不需要经过二维到三维的复现，每一个螺丝所在的位置都清楚可见，大大降低了工作量，减少了操作失误。长五的研制牵引了航天型号研制的数字化发展，如今在航天设计单位，全三维数字化成为基本手段；在航天制造单位，数字化生产已经广泛推行。

“我们计划到‘十三五’末建成数字化工厂，”黄诚说，“这都得益于长五。”（倪伟）