基本介紹
- 中文名：火箭製造
- 外文名：Rocket Manufacturing
- 階段：研製和定型生產
- 工藝：鍛鑄毛坯、鈑金成形等
正文,鍛鑄毛坯,鈑金成形,數控銑切,部件裝配連線,複合結構材料工藝,典型貯箱製造,火箭總裝,檢測,
正文
箭上安裝的發動機、制導和控制儀器設備以及各種特種裝置均由專業廠製造供應。第二次世界大戰後期，德國首先研製成功V-2液體燃料近程彈道飛彈。到50年代,蘇聯和美國已能製造洲際彈道飛彈、人造地球衛星的運載火箭。80年代初全世界已有十多個國家能製造不同類型的火箭，但能獨立研製大型火箭和戰略飛彈的國家僅有美國、蘇聯、法國和中國。火箭製造和飛機製造相似，也是依次按毛坯製造、零件加工、部件組裝、全箭總裝和測試的順序進行的。各種常規工藝方法和特種加工（電加工、化學銑切）在火箭製造中都得到套用。
鍛鑄毛坯
鍛件主要用於承力結構件。由於火箭一次使用的特點，它採用鑄造整體結構件的比例大於其他飛行器。鑄件中以鎂、鋁合金的精密鑄造件居多，一般用作形狀複雜，尺寸精確的薄殼構件，如小型火箭的翼面、整體結構的艙體和活門殼體等。
鈑金成形
火箭外形特點為圓柱形，不少零件可以採用旋壓、滾彎和拉彎等方法製造。①強力旋壓工藝可用於製造固體燃燒火箭外殼、頭部錐形蒙皮和球形箱底等零件。旋壓需要很大的旋壓力，要用特製的強力旋壓工具機，以幾百至上千千牛（幾十至上百噸力）的旋壓力加到旋輪、板材和模胎相接觸的點面上，強力擠壓金屬材料使其流動變薄。如4毫米厚的毛坯可一次旋壓成1毫米厚的工件，誤差在±0.05毫米內。旋壓件的表面光潔度可達墷5～墷7，而且材料的強度也能提高。②爆炸成形是利用炸藥爆燃產生的衝擊波能量使零件成形。能量一般通過水介質傳遞,並以超音速從爆炸點傳向各方,在千分之幾秒時間內作用於金屬的壓力達3000兆帕(約30000公斤力/厘米2)。爆炸成形工藝簡單，只要陰模,可節省模具費用。適用於大型複雜零件,或難成形的低塑性高強度材料零件，如大直徑箱底零件（見鈑金成形）。③拉彎成形包括拉伸和彎曲過程。有專用的拉彎成形設備如蒙皮拉形機和型材拉彎機等，廣泛用於製造曲面和外廓尺寸較大的板材和型材零件。拉彎成形時用夾頭夾緊板材或型材毛坯的端頭，在預拉伸中使材料應力達到屈服極限的同時按陽模進行彎曲，使毛坯的全部內表面與陽模貼合，以提高零件的準確度。拉彎成形工藝的關鍵在於防止因拉力過大而導致零件產生斷裂，一般預拉應變應控制在0.15%～1%。
數控銑切
火箭外殼的壁板帶有增大結構剛度的、格線狀排列的加強筋條。大面積格線壁板雖可用化學銑切法製成，但與機械銑切相比，壁厚不均勻，筋條根部圓角大，零件余重多。採用數控銑切格線壁板能保證壁厚均勻、尺寸精確（可達0.01毫米）、減小余重，從而增加火箭的有效載荷（見數控加工）。採用數控銑切工藝一般需要大型數控銑床。加工時用真空吸盤吸住板材，而且要求板材的平直度較高。
部件裝配連線
火箭箭體上的非密封艙體一般採用鉚接。火箭貯箱、氣瓶和導管等有嚴格耐壓和密封要求的部、組件都採用焊接。最常用的是各種氬弧焊、接觸點焊和滾焊。電子束焊適用於膜盒組件和鈦合金氣瓶等精密構件和難焊材料的焊接（見焊接技術）。
複合結構材料工藝
複合材料在火箭製造中的套用日益增多。用高矽氧、碳和尼龍等纖維或其織物與各種樹脂複合，通過纏繞、鋪層或模壓等成形工藝，製造火箭的承力構件和耐高溫構件已取得滿意效果。用模型澆注或噴塗後加工製造的泡沫塑膠複合結構，具有比重小和良好的隔熱效果。用膠接或釺焊製造的金屬或非金屬蜂窩夾層結構用作艙體、艙口蓋和整流罩。
典型貯箱製造
貯箱是液體火箭的主要構成部分，約占火箭全長的2/3，如美國“土星”5號火箭S-1C級的氧化劑貯箱，直徑為10.06米,長度為19.5米。受板材寬度的限制，大型貯箱不得不採用分瓣拼焊法製造，其基 本製造過程（圖1）是:①把扇形板材坯料衝壓或拉形製成箱底的瓜瓣狀單元；②把成形後的瓜瓣件安放在焊接夾具上焊接，構成箱底，再把法蘭盤和Y形環焊在箱底上;③把構成貯箱箱壁的板材滾彎成圓筒形；④把滾成圓筒的板材兩端沿縱向焊接起來，構成一個圓柱段；⑤把貯箱底與箱壁的若干個圓柱段焊接組裝成整體貯箱；⑥封閉整個貯箱。
貯箱圓柱段的另一種製造方法是將板材按整箱圓柱段長度裁成長條料，沿縱向壓彎成弧形板，將弧形板安放在焊接夾具上用縱向焊縫連線成圓柱段。這種結構承載情況好，但工藝難度大，工藝裝備龐大而複雜。
貯箱材料一般為鋁合金或不鏽鋼薄板。為保證待焊零件的精密定位，一般採用氣動焊接夾具把待焊零件牢固定位。如對箱體環形焊縫均採用氣動漲圈把待焊圓柱段撐圓、對準。箱體的組裝焊接工藝已採用自動焊，如鎢極氬弧焊、熔化電極氣體保護焊、氦弧焊和局部真空電子束焊等，也採用計算機對焊接過程進行控制。箱體的全部焊縫都須經 X射線透視檢查。箱體須經過各項檢查，如液壓強度、氣密檢漏、容積測量、外形尺寸以及母線不直度、前後端框同心度和軸線垂直度等。在研製階段，貯箱須經過靜力破壞試驗，以驗證是否達到設計載荷的要求。
貯箱圓柱段的另一種製造方法是將板材按整箱圓柱段長度裁成長條料，沿縱向壓彎成弧形板，將弧形板安放在焊接夾具上用縱向焊縫連線成圓柱段。這種結構承載情況好，但工藝難度大，工藝裝備龐大而複雜。
貯箱材料一般為鋁合金或不鏽鋼薄板。為保證待焊零件的精密定位，一般採用氣動焊接夾具把待焊零件牢固定位。如對箱體環形焊縫均採用氣動漲圈把待焊圓柱段撐圓、對準。箱體的組裝焊接工藝已採用自動焊，如鎢極氬弧焊、熔化電極氣體保護焊、氦弧焊和局部真空電子束焊等，也採用計算機對焊接過程進行控制。箱體的全部焊縫都須經 X射線透視檢查。箱體須經過各項檢查，如液壓強度、氣密檢漏、容積測量、外形尺寸以及母線不直度、前後端框同心度和軸線垂直度等。在研製階段，貯箱須經過靜力破壞試驗，以驗證是否達到設計載荷的要求。
火箭總裝
在總裝廠通常只按出廠狀態（即運輸狀態）裝配火箭。把火箭各系統的設備、儀器、活門、附屬檔案、電纜、導管以及直接參與總裝的零組件分別裝入有關部件構成部段，再把各個部段和發動機對接成為火箭。火箭系統複雜，結構緊湊，工作空間有限，給總裝帶來很大困難。
總裝一般以水平臥式狀態，在直線式裝配線上按工位順序進行。工位按部段順序排列。小型火箭採用地面架車或懸掛輸送鏈傳送。中型以上火箭一般採用支座可調的、窩巢式架車在地面軌道上移動。裝配採用通用裝配工具，主要靠手工操作。大型液體火箭總裝一般從兩貯箱開始接成中段，再在前端連線儀器艙，後端連線發動機和尾段。頭部或太空飛行器一般在試對接後還要拆開單獨運送。大型火箭也有以垂直狀態總裝、水平狀態運輸的，或在發射基地以垂直狀態總裝和運輸。
總裝一般以水平臥式狀態，在直線式裝配線上按工位順序進行。工位按部段順序排列。小型火箭採用地面架車或懸掛輸送鏈傳送。中型以上火箭一般採用支座可調的、窩巢式架車在地面軌道上移動。裝配採用通用裝配工具，主要靠手工操作。大型液體火箭總裝一般從兩貯箱開始接成中段，再在前端連線儀器艙，後端連線發動機和尾段。頭部或太空飛行器一般在試對接後還要拆開單獨運送。大型火箭也有以垂直狀態總裝、水平狀態運輸的，或在發射基地以垂直狀態總裝和運輸。
檢測
火箭在總裝中和總裝後須進行機械和電氣的檢查和測試（圖2 ）。這些檢測項目綜合性很高，技術要求嚴格。步驟是單元檢測、分系統檢測和全系統測試。檢測內容包括：①安裝前的檢測：所有進入總裝生產線的產品都經過檢測。設備和儀器在專用測試台上進行單元測試。②總裝過程中的檢測：各部段在預裝完成後，按分系統進行氣密檢查、活門啟閉和電路導通等試驗。部段對接後進行管路和電路檢查，以及重量、重心和同軸度等測量。③總裝後的總檢查和性能測試：一般在水平狀態下進行，有時也作垂直測試，對產品質量作鑑定性檢查，包括分系統測試和全系統模擬飛行狀態的總檢查。 參考書目
基貝爾著，楊彭基譯：《飛機與飛彈製造》下冊，國防工業出版社,北京,1965。(M.P.Guibert,fabrication des Avionset Missiles,Dunod,Paris,1960.)
基貝爾著，楊彭基譯：《飛機與飛彈製造》下冊，國防工業出版社,北京,1965。(M.P.Guibert,fabrication des Avionset Missiles,Dunod,Paris,1960.)
