环球微动态丨重磅！我国突破钛合金大喷管推力室关键制造技术

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来源：西安航天发动机有限公司、科技日报

(相关资料图)

记者26日从中国航天科技集团六院获悉，我国首型高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机近日进行了300秒长程试车，取得圆满成功。

该发动机具有比冲高、起动入口压力低等特点，将用于我国新一代载人运载火箭二级动力装置。

视频来源：航天科技集团六院165所

近日，我国新一代载人运载火箭二级液氧煤油发动机成功完成300S研制试车，考核了发动机105%高工况工作能力。此前，本台发动机已相继完成了50S及300S试车，累计试车时间达650S。连续试车成功，西发公司研制的大尺寸钛合金喷管得到充分考核，标志着西发公司已突破大尺寸钛合金喷管全部关键制造技术。

研发团队

大尺寸钛合金喷管延伸段方案是高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机的一项核心关键技术，也是大尺寸再生冷却钛合金喷管在型号上的首次应用。相比于传统铜—钢方案喷管，其具有质量轻的突出优势，可以大幅提高发动机推质比，同时也带来了易变形、冷却困难、钎焊难度大等挑战。研制团队经历5年艰苦攻关，先后突破大尺寸钛合金喷管延伸段的设计、成形、异种金属钎焊、钛—钛钎焊等多项关键技术，将图纸变为现实。在本次试车中，该方案顺利通过105%高工况、高混合比考核，同时搭载考核了新型研制的高性能煤油。

低入口压力起动技术是高空型泵后摆大推力液氧煤油发动机的另一项关键技术。研制团队秉承“小步快跑”研制策略，在该发动机的三次热试车中逐步下探考核指标，兼顾研制进度与风险控制，让该技术得到进一步验证。

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勇于创新，敢啃“硬骨头”

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为提高发动机推质比，新一代载人运载火箭二级液氧煤油发动机推力室采用了大尺寸钛合金喷管方案。

2017年，研制任务立项之初，我国尚无大尺寸钛合金喷管研制经验，国外相关技术无获取渠道，西发公司大尺寸钛合金喷管的研制工作一切均需“从零开始”。

面对艰巨的研制任务，西发公司迅速响应成立了研制队伍，组建攻关团队，在西发公司领导带领和支持下，研制队伍充分发挥航天精神，积极开展技术调研，确定合作对象，调动全国资源开展技术攻关。历经5年时间，攻关团队先后攻克了钛合金喷管内外壁成形、大尺寸薄壁钛合金铣槽、钛-钛/钛-铜-钢一体成形、成型中间层制备、大尺寸钛合金喷管装配焊接等多项关键技术，成功研制出我国首台大尺寸钛合金喷管推力室。

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集智攻关，突破“卡脖子”技术

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大尺寸钛合金喷管大量采用了高比强度的钛合金，然而钛合金、铜合金、不锈钢的材料特性差异巨大，如何实现钛合金与推力室铜-钢材料体系的有效连接成为了喷管研制的“卡脖子”难题。

通过查阅大量国内外文献资料，并结合产品结构确定了钛-铜-钢一体成形工艺方案。2018年起，攻关团队从基础试验做起，开展了大量工艺试验初步获得了成形工艺。然而，成形过程中基体破坏始终成为研制道路上的拦路虎。2020年底，首台产品生产中因材料基体破坏而失败，接连的缩尺件试验仍未有效解决该问题，连续的失败使攻关团队一时士气低落，甚至对工艺方案可行性产生质疑。

压力面前，六院及西发公司各级领导多次深入一线，鼓励研制团队要不怕困难，正视问题、系统梳理、认真思考，不气馁、不放弃，从基础试验着手开展研究，一步步解决技术问题。

面对紧迫的研制节点，攻关团队静下心来梳理分析试验结果，经常加班开会到深夜研究讨论问题，寻找解决措施。通过反复的调整、试验、迭代、优化，对钛-铜-钢工艺结构及工艺参数进行优化，解决了成形过程的基体破坏问题，实现了钛-铜-钢一次连接成形，最终突破了喷管研制的卡脖子难题。

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再接再厉，勇攀“新高地”

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从立项研制到试车成功，研制团队赓续前行，历时5年时间，自立自强，顽强拼搏，掌握了大尺寸钛合金喷管全部关键制造技术，为我国新一代载人火箭工程贡献了西发力量，也标志着该型发动机关键技术已突破，为我国新一代载人火箭工程研制顺利推进奠定了坚实基础。

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