Trung Quốc đang đạt được những thành tựu đáng kể trong việc sản xuất linh kiện quan trọng của tên lửa - vách ngăn bồn chứa nhiên liệu. Đây là bộ phận có độ dày chỉ vài milimet nhưng phải chịu đựng áp lực khổng lồ và việc sản xuất hàng loạt gặp nhiều thách thức.
Thành công lịch sử với tên lửa Trường Chinh 10B
Ngày 10 tháng 7, tên lửa Trường Chinh 10B của Trung Quốc đã hoàn thành sứ mệnh đưa vệ tinh vào quỹ đạo và sau đó thực hiện động tác hạ cánh theo phương thẳng đứng xuống một mạng lưới đỡ khổng lồ được lắp đặt trên nền tảng nổi trên biển. Đây là cột mốc đánh dấu lần đầu tiên Trung Quốc thu hồi thành công tên lửa có khả năng tái sử dụng. Chuyến bay này đã sử dụng nắp đậy được chế tạo bằng phương pháp hàn có thể so sánh với công nghệ của dòng tên lửa Falcon thuộc SpaceX, tuy nhiên tốc độ sản xuất còn nhanh hơn.
Công nghệ "Định hình lạnh" đột phá
Đồng thời, giới khoa học Trung Quốc đã công bố kỹ thuật "định hình lạnh" mang tính cách mạng, cho phép tạo ra một chiếc nắp hoàn chỉnh không có đường hàn nối chỉ trong vài giờ đồng hồ, thay vì phải mất cả tuần như trước đây.
Quy trình sản xuất tiên tiến
Công ty công nghệ điều khiển số Thượng Hải chịu trách nhiệm chế tạo vách ngăn bồn nhiên liệu cho tên lửa Trường Chinh 10B, sử dụng máy móc và thiết bị do trong nước phát triển với tiêu chuẩn tương đương dòng Falcon của SpaceX. Họ áp dụng hai quy trình chính:
Thứ nhất là phương pháp phay gương với 5 trục kép, gia công nắp liền một khối với giá đỡ nhằm ngăn ngừa biến dạng của vật liệu mỏng dưới áp lực cắt, đảm bảo độ chính xác cao và hiệu suất tối ưu. Hiện tại, chỉ có ba nhà cung cấp trên toàn cầu sở hữu công nghệ phay gương này: tập đoàn Dufieux (Pháp), M. Torres (Tây Ban Nha) và Công ty công nghệ điều khiển số Thượng Hải. Đặc biệt, hệ thống của Trung Quốc vượt trội về độ chính xác, chu kỳ sản xuất và chi phí.
Quy trình thứ hai xử lý điểm nối giữa nắp và thân bồn nhiên liệu thông qua hệ thống hàn ma sát khuấy có chiều dài 5 mét. Dụng cụ khuấy quay với tốc độ cao tạo ra ma sát sinh nhiệt làm mềm kim loại và trộn đều chúng với nhau, tạo thành mối hàn hoàn hảo. Phương pháp này giúp tăng độ bền mỏi của mối nối lên nhiều lần so với hàn nóng chảy thông thường, cung cấp độ bền vững cần thiết cho tên lửa có thể bay nhiều lần mà không bị hư hỏng.
Vượt trội so với tiêu chuẩn quốc tế
Theo đại diện Công ty công nghệ điều khiển số Thượng Hải, việc kết hợp hai công nghệ nói trên "chính là phương pháp sản xuất cốt lõi giúp SpaceX thu hồi dòng tên lửa Falcon với độ tin cậy cao". So với các quy trình sản xuất theo từng phân đoạn kiểu cũ, giải pháp mới này giúp giảm gần 400 kg trọng lượng nắp đậy tên lửa với thông số kỹ thuật vượt xa tiêu chuẩn quốc tế.
Công nghệ tạo hình siêu lạnh
Ngày 12 tháng 7, China Science Daily đưa tin về một nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Đại Liên đã phát triển công nghệ tạo hình nguyên khối siêu lạnh cho hợp kim nhôm, mở ra hướng đi mới cho việc sản xuất vách ngăn bồn nhiên liệu hiệu quả.
Trái với quan niệm phổ biến cho rằng kim loại trở nên giòn và yếu trong môi trường lạnh, các nhà khoa học phát hiện ở nhiệt độ cực thấp, hợp kim nhôm đồng thời tăng cả độ giãn dài và hệ số biến cứng nguội (khả năng tăng độ bền của kim loại qua biến dạng dẻo). Dựa trên hiệu ứng vật lý này, họ đã phát triển quy trình tạo hình độc quyền: đặt tấm hợp kim nhôm dày 4 mm trong buồng lạnh ở nhiệt độ -196 độ C và tạo hình một lần duy nhất thành chiếc nắp nhẵn bóng sẵn sàng sử dụng ngay mà không cần gia công bổ sung.
Theo Bastille Post Global, so với phương pháp cũ là tạo hình nhiều phần riêng rẽ rồi hàn nối lại, công nghệ tạo hình nguyên khối siêu lạnh có thể nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu lên trên 85% và rút ngắn thời gian sản xuất từ hơn một tuần xuống chỉ vài giờ.
Ứng dụng thực tế và sản xuất hàng loạt
Nhóm nghiên cứu đã phối hợp với Viện công nghệ phóng tên lửa Trung Quốc (CALT) và chứng minh rằng vách ngăn hình vòm mới đã bay thành công trong các sứ mệnh Trường Chinh 12 và Trường Chinh 7A Y14. Bên cạnh đó, họ cũng hợp tác với Công ty công nghệ Yongxing Gongda để xây dựng dây chuyền sản xuất vách ngăn kích thước 4 mét tại Khu Phát triển Kinh tế Jizhou, Thiên Tân. Theo CGTN, vào tháng 5, lô vách ngăn sản xuất hàng loạt đầu tiên đã hoàn thành với công suất hàng năm vượt 1.000 đơn vị, đủ để hỗ trợ lắp ráp hơn 100 tên lửa mỗi năm.
Yếu tố quyết định trong cuộc đua vũ trụ
Theo SCMP, trong cuộc cạnh tranh không gian giữa Mỹ và Trung Quốc, lợi thế then chốt có thể nằm ở một bộ phận ít được chú ý là vách ngăn bồn nhiên liệu. Trên tên lửa đẩy, thân bồn nhiên liệu hình trụ cần hai "chiếc mũ" dạng vòm hình elip hoặc parabol được hàn chắc chắn ở hai đầu để phân bổ đều lực ép, giúp bồn chứa không bị nổ dưới áp suất nén khí và áp suất hóa hơi của nhiên liệu siêu lạnh.
Vách ngăn có đường kính vài mét nhưng độ dày chỉ vài milimét và phải chịu đựng áp suất, rung động, va chạm cực mạnh. Do việc sản xuất hàng loạt vô cùng khó khăn, quốc gia nào có khả năng sản xuất vách ngăn bồn nhiên liệu nhanh chóng, tiết kiệm chi phí với độ tin cậy cao hơn sẽ nắm giữ lợi thế lớn trong việc phát triển đội tên lửa tái sử dụng phục vụ nền kinh tế không gian trong tương lai.
