液体火箭发动机心脏的“精刻师”
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何小虎
航天推进技术研究院西安航天发动机有限公司数控车工,高级技师,全国五一劳动奖章、中国青年五四奖章、全国向上向善好青年、全国技术能手、全国青年岗位能手、航天贡献奖、大国工匠、三秦工匠、陕西省带徒名师获得者。
身为航天装备制造业领域的年轻高技能人才,何小虎以一丝不苟精益求精的工匠精神,坚持把青春梦融入航天梦,在建设航天强国的伟大征程中恪尽职守,在用实际行动助力航天强国梦的同时,也一步步实现着自己航天报国的人生理想。
虎劲 ——树立航天初心,追逐航天梦想
何小虎所在的西发公司,是我国唯一的大型液体火箭发动机专业研制生产企业。发动机被称为火箭的“心脏”,涡轮泵又是发动机的“心脏”,发动机燃烧系统更是火箭“心脏”的核心部组件,而何小虎就是这颗“心脏”的“精刻师”。
为此,他从基层一线操作工干起,瞄准液体火箭发动机心脏“精刻师”目标,苦干实干加巧干,不断学习新技术、掌握新设备、挖掘新潜能。为迅速提高技能水平,他每年都参加不同级别的技能竞赛,入职前六年就参赛20余次。何小虎深知执着和专注、毅力和恒心,是“择一事,终一生”所必需的品质,就是凭着这股肯吃苦敢吃苦能吃苦的虎劲儿,经过十几年的不懈奋斗,他从最初的技能选手成长为竞赛评委。
现在,何小虎可以操作10多种不同型号、不同种类的机床,从最传统的手工操作机床到公司精度最高的数控机床,甚至微米级的产品加工对他来说都游刃有余。他共解决了75项发动机难题、获奖70项、申请专利18项、获国际发明专利1项、发表论文6篇。面对一次次挑战,一次次攻关,就是这种不服输的虎劲,要干,就干出个模样的劲头,一直激励着他成长为技艺精湛的航天工匠。
精劲——秉承工匠精神,磨砺一流精品
重型运载火箭代表了当今世界运载火箭技术的最高水平,在该型号最大推力发动机研制攻关中,何小虎生产的离心轮就是该发动机涡轮泵的关键零件,其制造技术历来都是各国研制的核心技术。
重载发动机涡轮泵转速高达16000转/分,需要每秒将近1.7吨的推进剂输送给发动机,其质量和精度将直接影响发动机的动力和效率。因其重要性和特殊性,加工离心轮的材料又为航天独有的高温合金,因此,他利用数字化制造、加工轨迹仿真、复杂型面组合高效电加工等技术有效解决了零件锻件毛坯去除余量大、材料难加工、流道为复杂型腔等制造“瓶颈”,破解了“材料去除率大于20000mm3/分,离心轮流道精度达到0.05mm”的技术难题,较传统加工技术效率提高了一倍。多项技术的突破为满足载人登月、深空探测和发射大规模空间设施任务需求,以及提升我国进入和利用空间站的能力奠定了坚实基础。
2021年4月29日11时,“天和核心舱”发射入轨,完成了中国空间站建设的首战,无数航天人为之奋斗了整整30年,何小虎生产的离心式喷嘴就是液体火箭发动机燃烧室的核心部件。推进剂通过喷注器后在合适的空间精准碰撞、高效稳定燃烧,这对喷嘴精度提出了极为苛刻的要求。喷嘴的传统加工不仅工序繁多且面临“四大难题”——精度低,毛刺多,合格率低,劳动强度大、效率低。为有效提升以“胖五”等为代表的120吨新一代液氧煤油发动机喷注燃烧系统工作的高可靠性,何小虎多次请教大学教授、和相关专家一起试验激光加工等多种方案,经过百余次反复迭代,他将传统钻削改为铣削,在直径为0.05mm也就是半根头发丝大小的空间内实行三轴联动加工,最终精度完全达标。并利用车刀和磨头交叉去除毛刺方法,实现了液体火箭发动机离心式喷嘴无毛刺加工,将产品一次合格率提升达99.9%,效率提高两倍多,人员减少一半,每年节省成本上千万元,彻底解决了四大难题。
闯劲——不辱强国使命,亮出青年才智
月球着陆器和天问一号着陆火星所使用的变推力发动机负责探测器在着陆时获得反推力,使其减速、悬停、平稳着陆。其关键部件就是燃烧室喷管,何小虎生产的火星探测器着陆变推力发动机所用燃烧室喷管是由铌钨合金加工而成的,由于喷管结构特殊,加之材料属于难熔金属,切削过程中极易出现排屑困难、刀具崩刃,刀杆震动严重从而影响产品质量等现象,其加工一直是行业难题。
何小虎怀着一定要赶上和超过世界先进水平的决心,深入研究材料特性,通过大量试验独创了一种冷却液的制备和使用方法及车削加工技术,彻底解决了铌钨合金材料喷管精密加工难度大、合格率低的世界级难题,成功运用于7500N探火落火变推力发动机燃烧室和3000N探火轨道发动机燃烧室的精密加工,最终助力完美实现了对地球距离超一亿公里之外发动机的精准控制。
在破解北斗导航等重大任务发动机“卡脖子”问题中,某喷注器架有个直径为3.5mm、公差为0.008mm的深小轴,加工精度仅相当于头发丝的1/10,钎焊配合精度达微米级,公司没有一台设备可以生产这个产品,初期合格率仅为20%。何小虎主动请命拿下这个难啃的硬骨头,他提出“设备稳定性”加工概念,独创了“极限加工稳定性控制法”和“首件标定参数法”,这个思路完全颠覆了传统方法,开创了公司超精密加工新方法,产品合格率达100%。
准劲——追求毫厘之间,倾心为国铸箭
熟能生巧,艺无止境,何小虎在精益求精中练就炉火纯青之技。他负责加工的传动抽、轴承座等产品是高新工程等武器系列的姿控发动机、轨控发动机的核心部件,事关保家卫国之重器的快速响应、精准打击,容不得半点闪失。
一个传动轴有72个齿,每个齿的精密程度直接影响着发动机的变轨精度,如何进一步提升变轨的精准性,是当时迫在眉睫的重大任务。何小虎利用高精度车铣复合加工中心将原来八道工序缩减为两道,将产品精度保证在0.001mm,使产品加工合格率和准确率提升至100%;在轴承座加工过程中,加工装备如何设计,强度、刚性、重量都需要细细考量,为此他自行设计了专业工装和刀具,不断总结试验并迭代优化,最终创新沿用了近30年的加工方法,实现了由普通手工设备向数控自动化设备的转化,效率提升 4倍多,精度为0.002mm,产品表面基本和镜子表面一样光滑,一次合格率提升至99%。
带领更多年轻人推动航天事业快速发展是何小虎最高兴的事情。为此,他积极组织青年职工参加各类职业技能竞赛,先后带徒20多名,其中高级技师2人、技师9人,其中1人获得“中央企业青年岗位能手”称号,2人获得陕西省五一劳动奖章,10人获得“陕西省技术能手”称号。
有一种实干叫中国制造,有一种传承叫工匠精神。“在平凡的岗位上也能做出不凡的业绩。”
何小虎说。