（要闻）工业机器人“出手” 火箭喷管焊接不那么难了

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“两个熟练的焊接技术人员花了一个月的时间同时进行焊接。现在用机器人焊接两天就能完成。”蓝箭航天创始人兼首席执行官张长武介绍，80吨液氧甲烷发动机的喷嘴直径约为1米以上，机器人自动激光焊接可以大大降低喷嘴制造成本，缩短制造周期，提高产品质量，便于产品批量制造。

喷嘴就像一个“蜂巢”，可以抵御“热水”

火箭发射飞行时，通过喷管的气体温度在1000-3000摄氏度之间。“虽然温度没有太阳高，但每平方米感受到的热量非常接近太阳表面。”业内专家表示，目前人类掌握的耐高温金属材料无法承受。

因此，推进剂被用来冷却液体火箭发动机的喷管。通过将喷管的结构做成夹层，推进剂在进入燃烧室之前会在夹层内“掉头”，带走热量，保证喷管不会燃烧。

夹层喷管的横截面更像蜂窝板，“冰”在中间流动，表面像太阳一样耐热。“水深火热”的模式对夹层之间的“坚固性”提出了巨大的挑战。

工程上保证“牢固性”的途径是将构成夹层的内外“两体”通过焊接结合成一个整体。但该喷管结构复杂，外形庞大，焊接变形控制要求高，稍有裂纹或气泡就会导致火箭喷管在飞行中受损，因此焊接质量很高。

机器人“射击”以提高质量和效率

除了温度的突然变化，喷嘴还必须受到各种力的破坏——轴向推力、内部液压、强烈的振动...所以需要有足够的结构强度和刚度，但航空航天部件要尽可能轻，以提高发动机的推重比。所以喷嘴在轻薄的同时，要有刚性和韧性。

焊接壁管通常小于1毫米，为了克服焊接引起的变形，对劳动力要求很高。很多航天“焊工”长期训练，甚至用手绑沙袋，以求获得合格的技能。

“为了实现液体火箭发动机的智能化制造，蓝箭航天‘天缺’80吨液氧甲烷发动机的喷管选择了机器人激光焊接。一年多来，我们的工程师不断测试，实现自主创新，同时为喷嘴机器人搭建了激光自动焊接设备。”张长武表示，机器人“焊机”不需要使用内壁筋x光在线定位系统，大大降低了设备的复杂性和成本，变形可控，可以直接成型。

机器人“焊机”由于灵活性高、可接触面积大，还可以兼顾其他发动机部件的焊接。张长武表示，随着后续工艺的进一步成熟，预计焊接时间将减少到10小时以内，制造周期和成本仅为螺旋管束喷嘴的1/10左右。2018年，整套工艺和工装方案已全部申报发明专利。(记者张家星)