火箭推进

为了满足大推力、大尺寸220 tf补燃循环氢氧发动机的研制需求,针对补燃氢氧发动机推力室、预燃室、涡轮泵、阀门、管路等组合件,开展大推力氢氧发动机的工艺技术攻关,采用旋压成形、扩散钎焊、惯性摩擦焊、增材制造、粉末冶金、精密铸造等工艺技术,实现了220 tf补燃循环氢氧发动机复杂构件的制造; 针对220 tf补燃循环氢氧发动机超大、超重零部组件,开展高精密装配技术研究,采用自动化装配、数字化装配及自动测量与定位等工艺技术,实现了超大超重零部组件的精密装配。通过工艺技术研究,研制出首台220 tf补燃循环氢氧发动机工程样机,提高了我国氢氧发动机整体制造水平,满足了我国新一代运载火箭的研制需求。

In order to meet the needs of large thrust and large size 220 tf staged combustion cycle LH2/LOX engine, the research on process and technology of LH2/LOX engine was carried out for thrust chamber, precombustion chamber, turbopump, valve, pipeline and other systems of LH2/LOX engine.The key components of 220 tf staged combustion cycle LH2/LOX engine were manufactured by using spinning forming, diffusion brazing, inertia friction welding, additive manufacturing, powder metallurgy and precision casting and other processes.The research on high precision assembly technology was carried out for the large and heavy components of the 220 tf thrust LH2/LOX staged combustion cycle engine, the precision assembly of the large and heavy components was realized by using automatic assembly, digital assembly, automatic measurement, positioning and other process.Through the process and technology research, the first engineering prototype of 220 tf high-pressure staged combustion cycle LH2/LOX engine was successfully developed, which improved the overall manufacturing level of LH2/LOX engine and met the development requirements of a new generation of launch vehicle.

引言
1 大尺寸推力室身部内壁成形技术
2 大尺寸身部内外壁连接技术
3 大尺寸再生冷却喷管制造技术
4 高强度涡轮盘制造技术
5 大尺寸零件近净成形粉末冶金技术
6 大尺寸结构的增材制造成形技术
7 大尺寸壳类结构精密铸造技术
8 大尺寸空间管路成形与连接技术
9 大尺寸高压组件精密装配技术
10 结语

图1 Cu-Cr-Zr合金锻造饼材<br/>Fig.1 Forged Cu-Cr-Zr alloy disc

图1 Cu-Cr-Zr合金锻造饼材
Fig.1 Forged Cu-Cr-Zr alloy disc

图2 Cu-Cr-Zr合金旋压成形及产品<br/>Fig.2 Product and spinning forming of Cu-Cr-Zr alloy

图2 Cu-Cr-Zr合金旋压成形及产品
Fig.2 Product and spinning forming of Cu-Cr-Zr alloy

图3 立式装夹铣槽技术<br/>Fig.3 Process of milling slot with vertical clamping

图3 立式装夹铣槽技术
Fig.3 Process of milling slot with vertical clamping

图4 电铸推力室身部<br/>Fig.4 Electroforming thrust chamber body

图4 电铸推力室身部
Fig.4 Electroforming thrust chamber body

图5 Cu-Cr-Zr/GH4169扩散钎焊身部<br/>Fig.5 Cu-Cr-Zr/GH4169 diffusion brazed thrust chamber body

图5 Cu-Cr-Zr/GH4169扩散钎焊身部
Fig.5 Cu-Cr-Zr/GH4169 diffusion brazed thrust chamber body

图6 喷管扩散钎焊工艺流程<br/>Fig.6 Diffusion brazing process of nozzle

图6 喷管扩散钎焊工艺流程
Fig.6 Diffusion brazing process of nozzle

图7 组合电极加工状态<br/>Fig.7 Processing states for the combination electrode

图7 组合电极加工状态
Fig.7 Processing states for the combination electrode

图8 惯性摩擦焊焊机及涡轮盘轴焊接接头<br/>Fig.8 Inertia friction welding machine and turbine disk-shaft welding joint

图8 惯性摩擦焊焊机及涡轮盘轴焊接接头
Fig.8 Inertia friction welding machine and turbine disk-shaft welding joint

图9 钛合金叶轮<br/>Fig.9 Titanium alloy impeller

图9 钛合金叶轮
Fig.9 Titanium alloy impeller

图10 氧涡轮和氢涡轮排气壳体<br/>Fig.10 Oxygen and hydrogen turbopump exhaust housing

图10 氧涡轮和氢涡轮排气壳体
Fig.10 Oxygen and hydrogen turbopump exhaust housing

图11 弯头、三通、四通及其组件<br/>Fig.11 Elbow, T-branch,four way connection and its components

图11 弯头、三通、四通及其组件
Fig.11 Elbow, T-branch,four way connection and its components

图12 两种喷嘴产品<br/>Fig.12 Two types of injection elements

图12 两种喷嘴产品
Fig.12 Two types of injection elements

图13 复杂壳体结构增材制造技术的应用<br/>Fig.13 Additive manufacturing technology for complex shell parts

图13 复杂壳体结构增材制造技术的应用
Fig.13 Additive manufacturing technology for complex shell parts

图14 电弧增材制造系统及产品<br/>Fig.14 Products and system of wire+arc additive manufacturing

图14 电弧增材制造系统及产品
Fig.14 Products and system of wire+arc additive manufacturing

图15 高温合金精密铸件<br/>Fig.15 Superalloy precision casting

图15 高温合金精密铸件
Fig.15 Superalloy precision casting

图16 钛合金合金精密铸件<br/>Fig.16 Titanium alloy precision casting

图16 钛合金合金精密铸件
Fig.16 Titanium alloy precision casting

图17 典型的弯管件和焊接接头<br/>Fig.17 Typical pipe fittings and welding joint

图17 典型的弯管件和焊接接头
Fig.17 Typical pipe fittings and welding joint

图18 5种GH4169高温合金导管<br/>Fig.18 Five kinds of GH4169 superalloy pipes

图18 5种GH4169高温合金导管
Fig.18 Five kinds of GH4169 superalloy pipes

图19 涡轮泵数字化精密装配技术<br/>Fig.19 Digital precision assembly technology for turbopump

图19 涡轮泵数字化精密装配技术
Fig.19 Digital precision assembly technology for turbopump

图20 220 tf发动机精密装配技术<br/>Fig.20 Precision assembly technology for 220 tf engine

图20 220 tf发动机精密装配技术
Fig.20 Precision assembly technology for 220 tf engine

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备注

引言

1 大尺寸推力室身部内壁成形技术

2 大尺寸身部内外壁连接技术

3 大尺寸再生冷却喷管制造技术

4 高强度涡轮盘制造技术

5 大尺寸零件近净成形粉末冶金技术

6 大尺寸结构的增材制造成形技术

7 大尺寸壳类结构精密铸造技术

8 大尺寸空间管路成形与连接技术

9 大尺寸高压组件精密装配技术

10 结语

期刊信息