運載火箭的主體結構，叫做貯箱，其組成之一箱底，橢球形曲面薄壁結構，是關系全箭可靠性的核心關鍵構件，被大家形象地稱為火箭上的“皇冠”。

第100件整體箱底下線現場

“這是我們剛剛下線的第100件3.35米整體箱底，產線節拍縮短至3天，效率提升80%，質量數據包全程可追溯，產線全流程數控化率達到100%，馬上我們還將迎來更大尺寸整底產品投產，實現技術迭代升級。”10月13日，中國航天科技集團有限公司八院149廠整體箱底產線第100件產品下線，工作組組長堵同亮說道。該項目基于提出的流體均布加載應力場調控理論，獨辟蹊徑，研制出世界最大的板材流體壓力成形裝備，團隊八年磨一劍，攻克了10余項工藝核心技術，是國際上首次采用超薄板成形制造出的直徑3米級火箭整體箱底。

10月13日中國航天科技集團有限公司八院149廠和哈爾濱工業大學聯合組織召開航天輕質高效結構整體成形技術研討會

創新是引領航天高質量發展的第一動力。多年來，中國航天科技集團有限公司八院149廠立足打造航天輕質高效結構制造技術策源地，在新材料、新工藝及前沿技術探索方面取得長足進步，為加快構建“三高”全面發展模式提供了強勁動力，釋放了創新活力。這座百年老廠擁有著一條國際領先的現代化生產線，讓我們一起走進位于閔行的八院149廠，聆聽火箭關鍵構件制造背后的故事。

面臨挑戰，探索整底成形前沿制造技術

運載火箭是國之重器，是航天技術發展中的重要組成部分。運載能力有多大，航天的舞臺就有多大。貯箱是火箭的主體結構，占火箭結構干重的80%。貯箱通常由筒段、短殼和箱底三大件組成。其箱底為橢球形曲面薄壁結構，服役時承受內壓、軸壓、振動和沖擊等復雜載荷的聯合作用，是關系全箭可靠性的核心關鍵構件，被譽為火箭上的“皇冠”。

全整體底貯箱批生產產品

在國際上，新一代運載火箭向著整體化、大型化、輕量化、高可靠、低成本方向發展。同時在極端服役條件下，對火箭可靠性的要求更為苛刻，傳統大量焊接結構不適應高可靠和高效率制造需求，迫切需要箱底整體化成形制造技術，將傳統的多塊拼焊結構升級為整體結構。

然而，整體箱底制造卻存在兩大技術挑戰。“第一個挑戰是‘深腔曲面’，深徑比達0.7，型面精度1.5毫米，要求極高。第二個挑戰是‘超薄壁厚’，零件壁厚相對板幅來說非常小，不足3‰，這類深而薄結構剛度極弱，在成形過程會發生嚴重失穩缺陷，成為長期未得到突破的國際難題。”八院149廠副總工程師、運載領域總師張選明介紹。

NASA、歐空局通過增加板厚繞開薄板起皺來解決該難題，采用30—50毫米的厚板，通過旋壓制坯，再車削加工減薄的技術途徑，存在廢品率高和性能弱化的問題，同時加工周期長達3—4周，材料利用率僅為10%左右。

從20世紀80年代起，我國火箭箱底就一直采用分塊成形瓜瓣，而后再焊接成整體的方法，拼焊箱底生產工序多達20個以上，制造周期長、成本高，而且焊縫區需要加厚處理，使貯箱的重量大幅增加。其中更為嚴重的是瓜瓣成形精度難以保證一致，強迫裝配時導致殘余應力，降低箱底承壓能力和可靠性，始終是我國現役火箭的一個薄弱風險點。

自主創新，破解“一次成形”國際難題

無懼環境的惡劣，攻克技術的壁壘，敢于戰勝一切艱難險阻，勇于攀登航天科技高峰，發展航天事業，必須立志圖強。

面對困擾已久的國際難題，哈爾濱工業大學苑世劍教授團隊經過潛心研究，提出了板材成形失穩起皺流體均布加載應力場調控理論，為超薄板整體呈現奠定了理論基礎。讓無形的液體聽得懂“指令”，實現實時精準控制，通過大擾動流體介質溢出精準調控和匹配加載，成功把導致失穩的壓應力調控為拉應力，從根本上解決了薄壁結構整體成形發生起皺的國際難題。

新的理論和工藝只有物化到裝備中才能落地轉化，形成現實生產力。在科技部、工信部等重點項目的支持下，八院149廠聯合哈爾濱工業大學、合肥合鍛，機械科學研究總院組成攻關團隊，承擔起整體成形技術重大工程落地的重任。

“我們面臨的是原始技術創新積累與裝備、材料國產化的大型系統工程，需要始終堅持創新引領，助力實現高水平科技自立自強。”時任八院149廠總工程師郭立杰鼓勵團隊說。

整體箱底生產設備

八年磨一劍，團隊進行了多輪的方案重構和迭代，終于突破大體積水介質并聯增壓和大噸位雙動壓力機精度控制等關鍵技術，研制出世界最大的板材流體壓力成形裝備。其成形力為1.5萬噸，高壓介質體積5立方米，分別是世界同類最大裝備的1.5倍和10倍。

整底工程化應用負責人胡藍博士介紹:“以1.5萬噸流體高壓成形重大裝備為基礎，企業配套形成了輕質薄壁構件整體成形綜合制造技術能力，涵蓋了超寬幅板材熱處理強化技術、超薄零件數控加工技術、空間三維數控切割技術、箱底整體柔性翻孔成形技術等。”團隊還突破了亞洲最寬的超薄超寬幅板材制備技術，完成了全鏈條的技術升級，創造了多個紀錄。

在自主研制的裝備上，團隊經過反復試驗，攻克了10余項工藝核心技術，在國際上首次采用超薄板直接成形出直徑3米級火箭整體箱底，產品性能指標和加工效率可與國際先進產品媲美，成本顯著優于同類產品。

建成產線，穩定批產實現重大突破

箱底最終產品還需要局部減薄、翻孔等后續加工，在流體壓力成形整體箱底的基礎上，研究團隊還研發出整體局部特征凸孔技術和裝備，聯合機加工團隊成功落地雙五軸鏡像銑等關鍵設備，建成了國內首條3米級整體箱底制造生產線，形成年產300件整體箱底批產能力。

整體箱底生產中

研制的整體箱底產品，由七塊拼焊結構變為一塊整體結構。消除全部焊縫，承壓提高一倍多，大幅提高了火箭的可靠性，同時制造周期縮短2/3，該成果曾榮獲航天科技集團十大技術突破、科技進步獎等多項榮譽。

“第100件充液拉深整體箱底順利下線，標志著整體箱底產線順利達成產能目標，提前完成了2023年度100件3.35米整底生產任務。整體箱底生產線實現了長征五號助推模塊、長征六號甲兩個型號3.35米貯箱全部6個箱底的整體化替代，牽引完成了10項工藝流程改進項目，工藝穩定性經實踐檢驗，對貯箱的制造效率有顯著提升。”149廠副總經理楊洋提到。

“創新永無止境，唯有創新才能持續發展。”流體成形技術與裝備的成功實施，使我國火箭結構制造關鍵技術實現跨越式發展，形成國際先進的第二代整體箱底制造技術，大幅提升我國火箭大型輕質薄壁結構的制造水平和生產能力，也為未來火箭的研制提供了關鍵產業化技術積累。

整體箱底產品

這些成績的取得離不開航天、高校與合作伙伴共同領銜的頂尖人才團隊，他們通過原理性前沿探索、關鍵技術攻關、成果落地轉化，打造了完整創新鏈條，有力地支撐型號產品研制生產任務。他們關注每一個細節，確保每一次發射的安全可靠；他們注重每一次實踐，確保每一次技術創新的關鍵驗證；他們在航天事業發展的征程上正矢志不渝、踔厲奮發，筑夢星辰大海。