10米级超大型铝合金环件！“腰围”……真大！

先看一张图：

由于光线比较温和，可能看完这张图，对于大家的视觉冲击依然徘徊在谷底。提醒一下大家，看看右下方的大卡车，那巨型的轮胎显得比较渺小。这样鲜明的对比，大家就知道面前的这个圆筒有大么大了吧。。。

眼前这个火箭贮箱“腰围”达10米级，是我国目前研制出的最大火箭贮箱。相较“胖五”火箭的直径为5米的贮箱，它的“腰围”翻了近一倍。目前，该贮箱已经研制完成，并于近期完成了项目结题。

它的成功研制，实现了我国运载火箭贮箱从5米级直径向10米级跨越，也标志着我国继俄、美之后，成为世界上第三个具备10米级超大直径贮箱研制能力的国家，为我国重型运载火箭工程研制打下了坚实基础。

超大直径贮箱结构是重型火箭箭体结构的重要组成部分，其直径大小直接影响着火箭箭体直径、运载能力以及规模等。相较我国现役新一代运载火箭5米直径贮箱结构，重型运载火箭的贮箱要扩大到10米量级，看似只是直径乘2，但实际研制难度并不是成倍那么简单，过程几乎挑战了我国工业基础能力的极限，但也充分带动了先进材料、先进工艺、高端制造等相关基础工业的发展，对加速我国制造业转型升级，带动我国高端装备发展。

10米级贮箱瓜瓣

瓜瓣，是火箭贮箱的重要结构件，其成形精度和性能直接影响贮箱的装配焊接质量和火箭的结构效率。这不，中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）与中南大学最近联合研制出了世界上最大的火箭贮箱瓜瓣，该瓜瓣直径达10米级，强度提升10%，且成形精度达毫米级。

△10米级贮箱瓜瓣样件

那么，瓜瓣用在火箭的什么位置呢？下图黄色部分是现役火箭3.35米直径贮箱的箱底，它就是由好几块瓜瓣拼成的。而直径10米级火箭贮箱的箱底，就是由好几个上图这样的瓜瓣拼成的，想想得有多大！

美国土星5号运载火箭贮箱的瓜瓣直径也达10米级，但其每一块瓜瓣均为拼焊而成，而火箭院研制的10米级贮箱瓜瓣一次成形，因此是目前世界上最大的单体火箭贮箱瓜瓣。

与此前国内最大的直径5米的贮箱瓜瓣相比，10米级瓜瓣的直径和厚度均增大了近一倍，现阶段传统瓜瓣所采用的拉深和拉形方式均难以满足其成形要求。

因此，火箭院与中南大学联合攻关，创新性地采用“蠕变成形技术”，实现瓜瓣的高性能精确成形。项目团队突破了3项关键技术，使贮箱瓜瓣的力学性能提高了近10%，成形精度达到了毫米级，厚度、均匀性也显著提高。同时，由于大幅缩减了工序，瓜瓣成形效率得到提高，成本也有所降低。

△“中国航天日”官方宣传片中的重型运载火箭示意图

10米级贮箱整体过渡环

10米级超大型铝合金环件，是连接重型运载火箭贮箱的筒段、前后底与火箭的箱间段之间的关键结构件，是我国重型运载火箭研制能否取得新突破的关键材料，其制造技术是研制工作迫切需要突破的重大难题。

该项目由中南大学钟掘院士主持完成，钟掘院士团队与中国运载火箭技术研究院、西南铝等单位通力合作，攻克了世界最大长征九号重型运载火箭Ø10米级整体贮箱过渡环、武器筒段制造重大技术难题。特别是西南铝成立了集技术、生产、维护人员为一体的研发团队，经过一年多研发，终于拿下轧制成型、热处理、冷变形等多项关键核心技术，研制出直径10米的超大尺寸铝合金整体环件。

西南铝工作人员正在检测直径10米级运载火箭铝环

10米级贮箱箱底圆环

2021年8月，火箭院首都航天机械有限公司重型运载火箭研制团队在武汉完成了国内首件直径9.5米贮箱箱底圆环的组合焊接。重型运载火箭是我国未来登陆火星及深空探测的主力火箭，而箱底圆环是该型号关深阶段标志性成果——9.5米贮箱原理样件的起点及基础。

贮箱用于储存运载火箭动能燃料，其位置、焊接技术均非常关键。其中，箱底装配焊接是整个贮箱装配焊接的难点之一，焊缝包括瓜瓣与瓜瓣的纵缝焊接、瓜瓣椭球面与叉形环和顶盖的环缝焊接以及箱底表面人孔法兰、加注法兰等环缝的焊接。

针对重型火箭贮箱箱底研制，武重集团根据需要，设计制造了10米级贮箱箱底搅拌摩擦焊接系统。历经多年的设计制造工作，攻克了一系列工艺问题，目前整机装配调试完成并顺利进行首件直径9.5米箱底圆环纵缝焊接，满足了用户需求，填补了国内超大直径贮箱产品领域的空白。

通过对以上部件的研制过程，团队攻克了一系列关键技术：

超大规格的板材制备

超大直径贮箱结构优化设计

超大直径构件精确形性协同制造技术

超大直径箱底搅拌摩擦焊接技术

超大直径贮箱立式装配搅拌摩擦焊接技术

……

10米级箭体贮箱研制成功，是重型运载火箭关键技术攻关与方案深化论证阶段的重要成果，表明我国具备研制重型运载火箭的能力。相信重型运载火箭将离我们越来越近。届时，我国自主进入空间能力迈上一个大台阶，中国人探索太空的脚步也会迈得更大、更远。