走进上海航天看火箭“升级”背后的故事

  1988年9月7日，中国航天科技集团有限公司八院首次抓总研制的长征四号甲火箭成功首飞；2018年10月25日，八院抓总研制的第100发——长征四号乙火箭在太原卫星发射中心升空；2023年10月24日，长征二号丁火箭在西昌卫星发射中心腾空而起，八院抓总研制的长征系列运载火箭第200发任务圆满成功。从几年一发到一年几十发，从30年100发到5年100发，上海航天不断推动航天科学技术进步，在一次次转变发展方式与经济转型中彰显上海的魅力。那么，就让我们走进上海航天，看火箭“升级”背后的故事。

  细数每个舱段的手工熔焊焊缝，它们时常因为温度、湿度的变化对产品的稳定性造成影响。为此，八院149厂紧紧围绕“一切为发展”的思想，从“一条焊缝”开始攻关，到2014年首件搅拌摩擦焊箱底在长征四号运载火箭完成首飞。这一路走来，便是十余年。

  2001年，一项全新的、开创性的焊接技术——搅拌摩擦焊接技术被提上了研制日程。彼时，149厂立即组建起一支年轻的开发团队，开启了搅拌摩擦焊工艺研究和产品应用开发工作，从而创造出了多个“第一”。2006 年9 月，国内第一份搅拌摩擦焊企业标准通过评审；2007年4月，国内第一条搅拌摩擦焊的贮箱箱底瓜瓣纵缝焊接成功；2008年1月，我国运载火箭第一个搅拌摩擦焊箱底顺利通过压力强度试验……

  回想起此次压力强度试验，负责焊接的黄征说道：“当时，焊接、X光都没问题了，马上要做试验了。但现场很压抑，就像自己的孩子要参加高考一样。”随着贮箱内压力逐渐提升，每一个人都紧盯着压力表的数值变化。最终，1月15日晚19:25时宣布了试验成功。黄征和团队悬在“嗓子眼”的心才落定下来。

  同年7月28日15时，149厂新研制的全搅拌摩擦焊贮箱箱底通过打压试验。如此一来，贮箱的圆环、瓜瓣等产品都实现了搅拌摩擦焊的应用，并且在搅拌头缓缓“离开”贮箱后，那个不起眼的“收口”也不见了踪影。由此，我国第一个真正全搅拌摩擦焊的运载火箭贮箱箱底在八院149厂诞生了。

  经过6年的“马拉松”，团队把目光聚焦到长征四号三级共底贮箱研制上。终于2014年全搅拌摩擦焊箱底在长征四号运载火箭上实现了首飞，成功将“工程”变成“应用”。

  在运载火箭箭体结构中，每个贮箱两端的半球状底面被称为火箭的“皇冠”。为了消除“皇冠”的焊缝，149厂通过充液拉深成形、镜像铣削、快速防腐，实现了世界首个3.35米充液拉深超大超薄整体成形贮箱箱底在长六甲首飞的成功应用。

  回想这顶“皇冠”诞生的历程，他们未曾放弃、未曾止步。在探索工艺技术的道路上，团队从各专业抽调主力，组成了以金属成型、精密加工、数字化焊接等专业在内的联合攻关团队，并从“落实责任分工、优化队伍配置、调配优势资源、积极打造平台”四个维度入手，系统化部署和推进整体箱底研制工作。

  在2013年研制攻关伊始，149厂首次提出了流体高压技术用于超大尺寸超薄构件的加工制造。其间，他们无数次的“挑灯”研究、方案迭代，在“问题”中寻找答案。

  在火箭贮箱整体箱底成形技术中，充液介质的流速和压力响应速度关乎着产品技术的稳定性。为此，149厂研发团队必须要让无形的液体听得懂“指令”。整底工程化应用负责人胡蓝博士介绍道：“我们在箱底成形过程中，相当于用一个重达1.5万吨的‘铁锤’一击即中。”这样的一个过程相当于在一个硕大的密闭游泳池中，将近万瓶矿泉水一边向内注水，一边往外放水，从而满足板材的冲压压力和支撑作用。

  随后，这个箱底便来到了镜像铣削设备中，通过智能化激光扫描仪来采集“皇冠”上每一个信息。设备中的五轴运动机构就如一只灵活的“双手”，拿着高速运转的铣刀在箱底的内、外两部分进行铣削，来保证了箱底的铣削精度。经过3年多的努力，149厂的镜像铣技术便可以在一个厚度如“蛋壳”一般的产品上进行“雕刻”，加工周期缩短到了原来的三分之一，实现了箱底精密加工技术指标和生产效率的双突破。

  为了让“皇冠”穿上专业的“防护服”，149厂提出了悬挂式大尺寸箱底化学氧化处理喷涂工艺，通过智能化“命令”，让喷枪按照指定路径、速度、方向进行喷涂。这就好比让“皇冠”在翻转夹具的“夹持”下，“腾空”完成多个绕轴360°旋转。在一次次“转身”后，它便穿上了“新衣”，从而满足了不一样的规格的铝合金贮箱整体箱底化学氧化，保证了箱底不一样的区域成膜的均匀性。

  在数字应用的建设中，149厂把“工艺设计数字化”作为了第一根“硬骨头”。航天企业作为多单位协同设计、制造、生产的庞大体系，必须拥有一个基于中心域的跨单位协同发展的网络体系，实现文档、部件、CAD文档、更改单、更改请求、偏离单等业务数据的跨域预审、跨域会签、跨域发放等业务。

  “这些年，我们将早已‘服役’的MES数字化系统接入到了生产流程的前端和末端。”149厂长征四号运载火箭总装副主任工艺师王钰奉指着触摸式可视化管理界面说，“两个系统的配合，让生产线更加‘多变’了。”王钰奉提到的总装MES系统就是基于工艺方案改进的数字采集系统。

  此前，149厂联合各单位在前期研制中深入完成了ERP、PDM、MES等系统的升级及优化，实现了设计制造协同、基于模型的三维结构化工艺设计、生产的全部过程透明管控和以项目为主线的集成运营管控。从而，149厂构建大数据平台，推动制造智能与运营智能分析决策，为运营管理和生产管控提供决策支持。

  随着创新技术深入总装现场，149厂重塑了运载火箭子级总装流程，重组生产模块，通过模块化的生产方式满足了纵横交错的任务生产需求，逐步形成了小团队产品化总装模式，让整个总装流程“活”了起来。

  以长征四号系列运载火箭为例，工艺人员将原本66份工艺文件编制了一套由30余份流程化总装工艺组成的全新方案，在做减法的过程中形成了贯穿全流程的高效益生产模式，总装时间缩减了三分之一。

  如今，一台台触摸式可视化管理系统和一个个数字采集系统成为每个工位必备的设备。它们将原本离散的台账信息、实时工时、工步任务、声像数据、信息反馈、检验完工等环节融入总装过程中，形成了“一站式”柔性装配生产线。当总装人员手指轻轻在设备上划过后，一个个工序、一个个质量记录便在指尖“跳动”。

  “让每个人做好自己的事，把好每一道关。”用来形容149厂的事业部和部装分厂的工作职责最贴切不过了。在原来的团队管理中，事业部负责每一个部套、组件、零件的生产进度和质量，在繁琐的协调沟通中，型号主管调度和主任工艺师忙于奔波在各个分厂、各个班组之间。

  近年来，团队试点对事业部和产品分厂重新进行职责分工，事业部抓到部套，产品分厂抓到零件，形成合力，分层分级管理，将各项工作细化到每个层面，将责任明确到各个分厂，强化产品分厂的责任和权力，提升产品分厂厂内跨部门自主协调能力，加快型号产品生产进度。事业部则将重点工作聚焦到型号研制全周期精准策划、部套产品配套进度及质量、“急难险重”问题的协调上，大幅度的提升了团队的管理效率，优化作业计划流程，减少不必要的产品流转和重复性工作。

  作为“大管家”的总装调度蒋晓青，无论是外协产品还是厂内配套产品，都能做到“如数家珍”。她的身影不停地穿梭在各个型号之间，在第一时间将送达的产品交到每一个工位上，实现了扁平化服务管理，确保了生产计划的有序推进。

  另一方面，自2020年八院运载火箭专职测发队伍以来，测发队伍已具备全年30发两型运载火箭集成综合试验和发射场任务的能力。作为八院运载领域科研生产管理模式转变发展方式与经济转型的创新举措，装测发一体化新模式的建设解决了以往测试跨单位兼岗、管理、调控、协调复杂等问题，从而集中力量释放了设计师资源，统筹了运载火箭装测发全流程管理。

  3年来，运载火箭总装总测中心采取“两总+专职测发队伍”的扁平化管理模式，从产品验收、分系统测试、交付总装、集成综合试验、出厂放行、进场前产品和软件状态管理、发射场测试直至发射期间全流程管控，构建装测发一体化服务体系，实现装测发一体化服务模式。

  经过职能调整，专职测发队伍通过精细管理、优化资源配置、持续创新等举措，打破了各单位间分工界面，测试人员缩减了25%，测试周期缩短了36%，从而提升了运载火箭批产能力、测试质量和效率。

  星空浩瀚无比，探索永无止境。在中国航天事业发展的长河中，追梦的脚步永不停歇，航天人的征途仍在继续，他们正在向着梦想不断远航，为共同打造航天梦、中国梦而努力奋斗。