空天产业需求爆发，上海团队如何成为技术破壁者？

界面新闻记者 | 刘素楠
界面新闻编辑 | 彭朋

近日，界面新闻从上海空间推进研究所获悉，该所研制的第三代490牛发动机，已达到国际先进水平。

2004年1月23日，我国首次月球探测工程正式立项，开启了我国月球与深空探测事业的辉煌征程。二十多年来，上海团队一直是我国深空探测的重要力量。

上海空间推进研究所隶属于中国航天科技集团有限公司航天推进技术研究院，从1965年开始从事航天型号推进系统的研制工作，是国内唯一从事空间姿、轨控推进系统及组件研制，集产品设计、生产、试验与靶场服务于一体的专业研究所。

推进系统被称为航天领域国之重器的“心脏”。长期以来，航天技术仅仅掌握在少数几个国家手中。从零开始，是上世纪航天科技人员普遍面临的挑战，上海空间推进研究所成为了空间推进领域的技术破壁者。

“让我感到自豪的是，我们参与研制的490牛发动机不仅成了所里的金牌产品，也成为我国航天领域的金牌产品。” 上海空间推进研究所特级技师、高级工程师王志江对界面新闻表示。

据研究所副所长王小波介绍，研究所目前有从业人员1200余人，其中，技能工人占比27.8%。而这部分技能人员，正是研究所承担的航天工程产品从蓝图到苍穹“最后一公里”的执行者，其价值更在于将工程可能性转化为现实可靠性。王志江正是其中的代表，作为液体火箭发动机头部及推力室关键零部件组合加工的技能专家，他是许多人口中的“王大师”。

1997年，王志江进入上海空间推进研究所，跟随师傅学习航天发动机的加工技艺，那时由于缺乏精加工机械，普通机床的刀具都要靠技师手工打磨。其师傅所生产的第一代490牛发动机，正是嫦娥一号月球探测器的主要动力产品，也是我国第一台液体远地点轨控发动机，被广泛应用于航天器远地点机动入轨或为其他轨道机动提供动力。1994-2021年间，上海空间推进研究所历时12年、自主设计生产的第一代490牛发动机累计成功完成51颗航天器的变轨飞行任务，飞行成功率达100%，被誉为“金牌发动机”。

而上海团队的突破，仍在一次次重塑大国空天竞争格局。

“第一代490牛发动机真空比冲为304.7秒，曾经成为制约我国航天器寿命上台阶的技术瓶颈，因此开展了基于铌合金材料的高性能第二代490牛发动机研制工作，比冲提高10秒。”上海空间推进研究所2020年发布的一篇论文指出。

比冲是衡量航天推动器的关键性指标之一，单位以秒来计算，通常指一公斤燃料持续提供某个推力的时间。时间越长，意味着发动机效率越高，能够节省大量燃料，延长使用寿命。

据报道，在第二代490牛发动机立项之初，研制团队为了解决材料烧蚀问题，远赴北京、西安、宁夏、昆明等地调研，翻译整理文献资料200余份，出具了多版设计方案，高强度的点火试车更是家常便饭，往往一做就要一天一夜。

王志江团队是将航天设计师的图纸变为现实产品的关键一环。为了解决新材料的加工问题，团队在不同材质工具和不同加工方法中反复尝试，逐步摸索掌握稀有金属的加工技术。

目前，上海空间推进研究所研制的第三代490牛发动机，已通过25000秒长寿命高空模拟热试车考核，真空比冲达325秒，达到国际先进水平。

王志江技能团队的重要性，不止体现在这一个项目上。

“1.5吨发动机是我们团队耗时最长的一个项目，大家都开玩笑说它是‘机械加工的天花板’。”王志江举起一个银色的喷注器盘介绍道。这个产品涉及车铣刨磨钳等多个工种，而几乎每个工种都遭遇到不同的挑战。

这个喷注器盘共有近千个大小不一、孔径小于1毫米的微小孔。王志江说，这些微小孔的大小、深度、角度和距离，事关燃料的喷注效率，需要精工制造。

最小孔径仅0.3毫米，深度却有9毫米，深径比达到30，这给机械加工制造了难题——其难度不仅在于刀具细长、强度低，易发生刀具偏斜，且散热困难，排屑不易，一旦刀具在里面折断，整个产品就会报废。最终，团队花费两年时间成功攻克这一系列难题，以往加工一个喷注器盘要耗时2个月，现在仅需15天。

如今，王志江团队探索的浮动研磨技术、“单径变速”微小孔加工技术、新型组合车削技术、钛合金超薄壁加工技术等多项技术成果都已先后在载人飞船、货运飞船、月球及火星探测器、卫星等航天器生产中广泛应用，效果显著。

据王小波介绍，自1965年建所至今，研究所共研制生产了近百种大、中、小液体火箭发动机及空间推进系统，掌握了一批空间推进领域核心技术，形成了从毫牛级推力到1.5吨级推力的发动机型谱，多类空间推进系统已达到或接近国际先进水平。

咨询公司MarketsandMarkets发布的《空间推进系统市场报告2023》（《Space Propulsion Systems Market Report 2023》）预测，预计到2027年该市场将达到171.5亿美元，复合年增长率为15.4%。2022年北美是空间推进系统最大的市场，而亚太市场增长最快。

上海空间推进研究所除承担着国家重大工程任务外，也正在加快商业航天产业化发展，首次承接了太空飞船商业项目，商业卫星霍尔电推进产品还荣获上海市国防科技工业协会“高新技术成果创新奖”。

空天产业需求正在爆发，上海空间推进研究所如何应对规模化需求？

王小波对界面新闻表示，在生产端，研究所将聚焦精密机械加工等核心业务，持续加大硬件设备投入和技能人才培养力度，以卓越产品行动和单元经营模式实践积极推动经营模式转型。而在设计端，研究所以“数字世界多次迭代，物理世界一次成功”为理念，充分利用仿真和数字化的手段，争取实现“一次设计成功”，进而提高研制质量和效率。同时，研究所也正以更为积极开放的姿态瞄准AI赋能，广泛调研、加速推进人工智能的应用。