??2017年7月2日,海南文昌航天發(fā)射場,長征五號遙二火箭實(shí)施發(fā)射,但火箭飛行至346秒時突發(fā)故障。經(jīng)過層層排除,故障原因確定為芯一級液氫液氧發(fā)動機(jī)一分機(jī)渦輪排氣裝置在復(fù)雜力熱環(huán)境下,局部結(jié)構(gòu)發(fā)生異常,發(fā)動機(jī)推力瞬時大幅下降,致使發(fā)射任務(wù)失利。
渦輪排氣裝置的設(shè)計(jì)圖紙被更改,在原零件的基礎(chǔ)上增添了5個導(dǎo)流葉片——設(shè)計(jì)圖紙的大幅度修改,意味著現(xiàn)存的庫存零件全部報(bào)廢。生產(chǎn)新零件頓時迫在眉睫,且因零件材料要從不銹鋼改為鎳基高溫合金,加工難度驟增。
負(fù)責(zé)單位十分重視此次改進(jìn)。所有具備火箭渦輪排氣零件的車間聚在一起開會討論。所有人都認(rèn)為時間緊,如果用傳統(tǒng)的機(jī)械銑削去生產(chǎn)零件,會延緩我國航天事業(yè)的發(fā)展,而且成本很高,會造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
研制成功后“蟄伏”了近一年,中國石油大學(xué)(華東)機(jī)電工程學(xué)院高端裝備制造技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),研究開發(fā)出的電火花電弧復(fù)合高速數(shù)字化銑削技術(shù)及其數(shù)控機(jī)床,有了用武之地。
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、機(jī)電工程學(xué)院院長劉永紅曾想過,這項(xiàng)悶在實(shí)驗(yàn)室里研發(fā)了10多年的重大突破,總有機(jī)會用到我國的航空航天事業(yè)中,但他沒料到機(jī)遇來得這么快。和傳統(tǒng)方法相比,幾塊錢的石墨管代替了數(shù)百上千元的機(jī)械刀具,大大節(jié)約了成本,而效率則是原先的幾十倍,突破一系列難題后,加工時間從24小時縮短到8小時以內(nèi)。最終,在該技術(shù)助力下,中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院首都航天機(jī)械有限公司各個車間按期完成零件生產(chǎn)。
效率提高的背后是一個令劉永紅驕傲的數(shù)字。通過這項(xiàng)技術(shù),加工鈦合金的速度可達(dá)21494mm3/min,而目前國際上已有的電火花銑削加工技術(shù)加工鈦合金的最高速度僅為3000mm3/min。
“我們在努力突破的都是關(guān)鍵核心技術(shù)。”劉永紅表示,目前,國內(nèi)機(jī)械裝備領(lǐng)域普遍用的都是中低端技術(shù),在向高端裝備轉(zhuǎn)型的過程中,對關(guān)鍵零部件“高壽命”的要求必然提升,這意味著“高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性”。大國重器中的“小東西”就是劉永紅和團(tuán)隊(duì)“死磕”的對象,“再小的東西,如果核心技術(shù)掌握在別人手里,行業(yè)的產(chǎn)值再高也沒多少利潤,而且污染了環(huán)境,最重要的是容易被別人制約。”
一旦一項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)得以突破,對航天航空、汽車制造、油氣開發(fā)等上天入地的領(lǐng)域,都將帶來巨大變化?!霸诟叨搜b備制造領(lǐng)域,零部件的制造應(yīng)該是一個量變到質(zhì)變的過程?!眻F(tuán)隊(duì)青年教師紀(jì)仁杰表示,“我們的加工技術(shù)還有很大的發(fā)展空間?!?/span>
探索新的空間離不開創(chuàng)新。在劉永紅的團(tuán)隊(duì)里,一周一次的例會既是項(xiàng)目推進(jìn)的時刻表又是頭腦風(fēng)暴的中心眼。鼓勵,是這位自詡“工作狂”的教授對待學(xué)生天馬行空想法的基本態(tài)度,“千萬不能因?yàn)閷W(xué)生想法幼稚就批評,一打擊就沒人敢想了”。
紀(jì)仁杰帶的博士生張凡正致力于新能源電池研究,促成這次“跨界”的正是劉永紅的鼓勵。
“研究其實(shí)源于一個廢品?!睆埛苍谝淮螄L試用3D打印技術(shù)制造新型密封薄膜時,參數(shù)錯誤導(dǎo)致他得到了一團(tuán)銀黑色的花狀物體,除了鎳的材質(zhì),張凡對這個成品一無所知。他捧著這團(tuán)“報(bào)廢”的物體咨詢劉永紅,卻意外得到建議,“這是一種很好的新現(xiàn)象,應(yīng)該深挖這個點(diǎn)?!崩蠋熢诳蒲蓄I(lǐng)域的洞察力給了張凡信心,他不斷在此基礎(chǔ)上改進(jìn),最終得到了一個類似電極片的物體。張凡想到在校報(bào)上看過關(guān)于電解水制氫方面的文章,了解到應(yīng)用范圍,最終確立了向新能源電池領(lǐng)域探索的可行性。
張凡渴望像團(tuán)隊(duì)的前輩一樣,在看到我國大國重器“上天入?!钡男侣剷r,“會因自己出了一分力而驕傲”。
在團(tuán)隊(duì)青年教師蔡寶平看來,“我們研究的不僅是大國重器的‘螺絲釘’,某種意義上,我們研究的就是大國重器。”
在1500米至3000米的深海里,高度大約30米的防噴器是海洋石油開采過程中預(yù)防井噴的最后防線。國內(nèi)鉆井平臺使用的防噴器幾乎都是從國外進(jìn)口,成本高昂且容易受到限制,“這套東西對我們確實(shí)是一項(xiàng)‘卡脖子’的技術(shù),如果對方不供應(yīng),整套鉆井平臺就會陷入癱瘓。”因此,劉永紅和蔡寶平等團(tuán)隊(duì)成員花了近10年“死磕”該項(xiàng)技術(shù),最終成功研發(fā)了3000米“水下防噴器組控制系統(tǒng)”,這一成果填補(bǔ)了我國海洋工程水下關(guān)鍵設(shè)備的空白,打破了國外技術(shù)壟斷。
“希望團(tuán)隊(duì)用青春換來的研究成果能盡快真正用于南海?!边@是蔡寶平現(xiàn)在最大的愿望,在他看來,這項(xiàng)技術(shù)成功能帶動一系列油氣裝備的突破,“能使我國油氣裝備慢慢實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,掌握主動權(quán)在南海油氣開發(fā)中太重要了?!?/span>
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