近日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)80噸級(jí)液氧甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī)200s全系統(tǒng)試車圓滿成功。這臺(tái)被譽(yù)為火箭心臟的“龐然大物”正是由大族激光智能裝備集團(tuán)研發(fā)的RK1Z激光焊接設(shè)備焊接完成的。由大族激光技術(shù)團(tuán)隊(duì)集數(shù)年之功在夾層噴管技術(shù)取得重大技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)了航天領(lǐng)域異種金屬三維曲面全自動(dòng)激光焊接。這也是我國(guó)首次將激光焊夾層噴管工藝運(yùn)用在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)空白。

    近年來(lái)，隨著市場(chǎng)對(duì)于太空探索需求的迅猛增長(zhǎng)以及全球微納衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)化技術(shù)日趨成熟，國(guó)際上出現(xiàn)了一批以美國(guó)的Space X 、Blue origin為代表的私人航天公司。在過(guò)去五年間，隨著政策解凍及資本對(duì)于未來(lái)航天發(fā)射市場(chǎng)普遍看好，中國(guó)商業(yè)航天領(lǐng)域至少出現(xiàn)了100家新公司（藍(lán)箭航空、星際榮耀、零壹空間、深藍(lán)航空、翎客航空等），這種轉(zhuǎn)變是中國(guó)商業(yè)航空航天快速發(fā)展的縮影。

    伴隨高企的火箭發(fā)射需求的是巨大的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)缺口。發(fā)動(dòng)機(jī)作為火箭的心臟，惡劣的工況對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)提出了苛刻的要求。噴管身部區(qū)域需要承受尾焰氣流沖擊及強(qiáng)烈震動(dòng)，高速射流速度超過(guò)4馬赫。噴管延伸段夾層內(nèi)外僅僅相隔1mm則是冰火兩重天：夾層內(nèi)部流淌著低于-100℃的低溫燃料，而在夾層外部則是超過(guò)3000℃的超聲速尾焰氣流沖擊，夾層需要承受幾十甚至上百個(gè)大氣壓力沖擊以及帶來(lái)的強(qiáng)烈震動(dòng)；一系列的嚴(yán)苛要求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)焊接質(zhì)量提出了巨大的挑戰(zhàn)。

    激光作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)身部及噴管延伸段焊接方式有眾多優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管延伸段分為：再生冷卻式、輻射冷卻式、排放冷卻式、燒蝕冷風(fēng)式。真空釬焊是銑槽式再生冷卻噴管夾層的常規(guī)焊接方法，此方式焊縫強(qiáng)度一般，操作流程復(fù)雜，焊接需在真空環(huán)境中進(jìn)行，焊接過(guò)程難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且對(duì)操作人員技術(shù)水平要求較高。國(guó)內(nèi)具有生產(chǎn)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管能力的設(shè)備均為航天科技集團(tuán)旗下的7103廠、211廠所擁有，制造周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。經(jīng)過(guò)分析與論證，激光焊接作為銑槽式再生冷卻噴管夾層結(jié)構(gòu)焊接的首選，具有制造周期短，自動(dòng)化程度高，環(huán)境要求低等眾多優(yōu)勢(shì)，可大大縮短火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管研制周期（可壓縮至10h），降低噴管的制造成本，從而有效降低火箭的發(fā)射成本。