能在头发丝上刻字母 这家中企铣刀创世界纪录(上)
新闻来源: 中国企业家 于2022-09-15 8:20:56 大字阅读 提示:新闻观点不代表本人立场
它被誉为“最精致的工业牙齿”。
文｜《中国企业家》记者 李艳艳
编辑｜周春林
头图来源｜受访者
【编者按】
高精度铣刀是精密加工领域不可或缺的工具。由于基础材料和加工技术的限制，我国在该领域长期处于受制于人的局面。
面对迫切的需求，出于职业的渴望和增强核心竞争力的内在驱动，中国五矿所属中钨高新金洲公司的技术团队，踏上了卓绝的自主创新之路。在克服了重重困难之后，他们终于创造了世界最细铣刀的纪录，突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。
创新不是为了炫技，切实为客户服务、占领市场份额才能确保企业立于不败之地。在力争尽快进入世界一流阵营的同时，他们把未来锚定在了高附加值产品。
精密刀具的加工极限能做到哪里？
全世界最细的铣刀，直径只有0.01毫米，能在米粒上刻出56个汉字，在一根头发丝上铣出7个字母，这一产品诞生于中国五矿所属中钨高新金洲公司，被誉为“最精致的工业牙齿”。如此极致的精细度，不仅代表了公司的创新研发能力，更突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。
铣刀，是具有一个或多个刀齿的旋转刀具，主要用于铝合金、不锈钢、模具钢、树脂、玻纤等各类工业材料加工，其精度是制造加工业的重要参考指标。尤其是，高精度的铣刀是精密加工不可或缺的工具，一旦断供，多条产业链都会面临停摆。
2021年10月，我国首次实现直径0.01毫米极小径铣刀的上机加工实验。据了解，在研制过程中，金洲公司突破传统工艺设计，开创新型微小刀具磨削工艺，有针对性地解决了结构难设计、制作状态难监控、磨削力难控制、刃径小易折断等一系列难题。
聚焦于精密微型刀具研制的金洲公司是国内著名的“隐形冠军”，目前拥有330多项发明和实用新型专利。在一个竞争激烈、产品更新换代极快的市场里，金洲公司主产品PCB微钻不断实现进口替代，市占率全球第一。2018~2021年，公司净利率水平由15%增长至19%，亦位于同行前列。
“每三部手机里，就有一部使用我们金洲公司的产品加工。”中钨高新董事长李仲泽近日接受《中国企业家》专访时说。近些年，因为市场变化太快，很多欧洲和日本企业退出了。在他看来，市场起伏很正常，关键是保持进步。“我们不把价格竞争作为手段，要确保成本领先。”
2016年，经历过重整的中钨高新，以技术创新为引领，制定了一系列新发展战略。据了解，中钨高新每年的新产品贡献率超过30%，技术研发投入亦超过公司总营收的5%，“金洲投入更大”。此外，公司每年给到科技人员创新成果的奖励超过2000万元。
一个高精密加工的时代已经到来，精密刀具可以成为破壁者。一把小小的铣刀，可以改变器具，提升产品性能，推动行业发展，直至影响产业链，催生全面的高精度加工需求。“说到底，真正的竞争要靠领先的技术，技术创新能力就是我们的核心竞争力。”李仲泽说。
中钨高新董事长李仲泽。摄影：史小兵
破壁：实现“米粒上刻字”
眼瞅着第一支目标刀具即将磨削成型，厉学广难抑兴奋地跑回办公室，呼喊同事们来围观。当晚，团队一起吃饭庆祝。100多天，“煎熬、紧张、疲累感终于烟消云散，仿佛来到了美丽新世界”，他形容说，自己有一种“发现了新大陆和攀登珠峰成功的双重喜悦，有能够改变未来的畅想”。
现年42岁的厉学广，是0.01毫米极小径铣刀项目研发负责人。最初的研发契机源自客户的抱怨。2020年末，曾有客户跟厉学广说有些刀具买不到，“你们金洲既然做微型刀具，能不能做这个？”而在他印象中，当时市场上的铣刀，直径较小的是0.1毫米。
2021年初，与客户几经研讨后，厉学广意识到高端精密刀具“卡脖子”问题的严重性。经过多年发展，精密加工的级别已经不同往日，随着通信等现代技术对小体积、低功耗、多功能、高效率等要求的提出，市场对精密加工需求已不仅仅局限在1毫米、0.1毫米，0.01毫米、0.02毫米也有真实需求，10微米级别的精密加工年代已经到来。此外，这个工具涉及重点行业，所以极小径精密刀具的供给变为关键点。在此大环境下，金洲的精密刀具不能停在概念阶段，技术不能只用来储备，而要转化为产品，切切实实应用在这些关键领域，发挥作用。
0.01mm铣刀米粒铣字。来源：受访者
还有一个原因是，虽然日本也有同类产品，但要么因为人家不愿意卖，要么因为交期长、价格非常高，而且几乎没有技术服务，只能望而却步。“求着人家卖刀具这件事，真的很痛苦。他们既然找到我们，我觉得，这件事我们一定要做，这是刀具人的担当。”厉学广说。
构思初步方案时，他先在脑海里过了三五天，找到核心点，作图、模拟、验证。后来做梦时，还得到了新想法。“那些最微小的技术改变，也能改变很大的事，这是一种职业的渴望。醒来我觉得，这件事，必须要干。”如今回顾起来，他将之前的决心归为热血赤诚。
同事口中的厉学广有个称呼：阿广。阿广从小就想当科学家。2004年，本科机械专业的他通过校招，从辽宁奔赴深圳，加入金洲公司。2013年，基于工作需求，厉学广又去读了光学专业工程硕士。研发突破的想法让他感到兴奋，直到后来，他发现，困难着实不少。
2021年5月，厉学广着手研发0.01~0.04毫米极小径铣刀。首要困难就是没有设备去加工如此精密的刀具。如何找到加工设备？他的答案是“改”。“我们原先有些进口高精度设备，可以适当做些改造，优势发挥，劣势克服，比如，精度再提高，磨削力再降低。轴的磨削运动也要调整，通过改造，消除掉一些波动。”
除了硬件，决心和信念也是一大考验。“你怎么让大家有信心跟你干下去？”厉学广有自己的方法。首先是消除大家的顾虑。他对团队说：“做项目是用科学的理论指导实践，在没有谁能论证这项技术和产品无法成功之前，我们就要坚定地走下去。能发现不可逾越的难题或者理论错误，反而是幸运的事，这正是我们要集中攻克的难点。”
其次是引导团队去憧憬未来。“如果造出比头发细多倍的铣刀，打破目前铣削刀具的极限，真能铣削出0.01、0.02毫米宽的槽，让生物医疗芯片、通讯关键零部件实现前所未有的性能，改变行业现状，解决供应链受制于人的问题，让精密制造腾飞，你们是否愿意为之努力？这是你们肩上使命的重量。”
做好思想准备后，接下来的0.01毫米极小径铣刀技术攻关则是个反复实验的过程。厉学广说，技术难点首先体现在“特别容易折断”。
相对于直径0.1毫米的头发丝，0.01毫米铣刀的直径是其1/10，截面积是其1/100，强度降低到直径0.1毫米刀具的1/1000，吹振可断。厉学广认为，铣刀做到这个层级，一定要应用才有它的价值。“它太细了，但这不代表它没法用，只要给它稳定精度的加工和使用条件。”
0.01毫米极小径铣刀结构复杂，亦是最难设计和磨削的工具。要实现周刃、端齿都能切削的完整铣刀功能，就要让刀体具备齐全的结构。而磨削时，刀体亦无法托附，只能悬空。另一方面，磨削时砂轮线速度与汽车速度相当，冲击力大，易折断。
作为目前精度要求最高的刀具，0.01毫米铣刀让很多技术研发人员不敢接招。当直径降为普通刀具的1/10、1/100，精度也要求相应降为1/10、1/100，以至于0.01毫米铣刀典型结构的精度要求在±0.0005毫米级别，难度极高。“我们的要求不仅是做出来，还要做到位。”
厉学广笃定，做应用工程不同于做科研，结果一定藏在大量的实验中，所以要有耐心。仅在结构方面，团队就来回尝试了两个多月，反复实验接近200次。2021年9月，初代样品实现产出。2021年10月，初代0.01毫米铣刀上机加工头发、米粒成功。
0.01mm铣刀头发丝铣字。来源：受访者
2019年底，金洲公司成功研制出直径0.01毫米的超细微型钻头，打破了长期以来我国在该领域受制于人的局面。仅用一年半的时间，金洲公司又实现了直径0.01毫米超细微型钻头和直径0.01毫米极小径铣刀的钻铣“双剑合璧”。
“这个成果肯定不是一蹴而就，而是前面十年的持续研究积累。”厉学广说，很多事情，第一阶段，往往比较顺利；第二阶段，稍微有点困难，但努力克服了，以为摸到底，信心十足；第三阶段，遇到困难解决不了，困顿无法突破；第四阶段，军心动摇，很多挑战项目和创业公司基本死在了这个阶段。“所以理性复盘问题在哪儿，不要迷信、不要消极非常重要。通常韧性强、科学、客观、理性的团队能活下来，做得更好，能力更强，涅槃重生。”
落地：以快“市占第一”
多年前的一段经历，让中钨高新金洲公司总经理罗春峰至今印象深刻。那是在2016年前后的多次行业展会上，他被一家日本竞争对手的高管问询，“为什么同一家客户，从捕捉客户需求到研发再到现场测试，相同时间内，你们能够做到比我们多测试两到三次？”
“我们的策略就是：以快打快。”罗春峰对《中国企业家》总结道。“金洲的市占率第一，不仅（局限）在中国内地，全球只要有PCB制造的地方，就在用金洲的产品。”
这是一个产品更新极快的领域。尽管受新冠疫情影响，全球经济承压，但疫情催生线上活动，提升了对电子产品的需求。同时 5G 基建推进，使得全球PCB产品需求呈现较为强劲的增长。未来 5G、汽车电子、工业 4.0、云端服务器等，将成为驱动PCB需求增长的新方向。
在罗春峰的切身感受中，竞争已愈发激烈，作为龙头的金洲公司，团队的危机感始终相随。
“我们时刻提醒自己，对产品的开发更新速度能不能更快。而行业也反推我们，对产品的开发一定要贴近市场需求。”他说。金洲现有330多项专利，其中发明过百项。在研发投入上，“前年是营收占比的5%、去年6%，今年的目标是7%”。
0.02mm铣刀加工不锈钢。来源：受访者
新闻来源: 中国企业家 于2022-09-15 8:20:56 大字阅读 提示:新闻观点不代表本人立场
它被誉为“最精致的工业牙齿”。
文｜《中国企业家》记者 李艳艳
编辑｜周春林
头图来源｜受访者
【编者按】
高精度铣刀是精密加工领域不可或缺的工具。由于基础材料和加工技术的限制，我国在该领域长期处于受制于人的局面。
面对迫切的需求，出于职业的渴望和增强核心竞争力的内在驱动，中国五矿所属中钨高新金洲公司的技术团队，踏上了卓绝的自主创新之路。在克服了重重困难之后，他们终于创造了世界最细铣刀的纪录，突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。
创新不是为了炫技，切实为客户服务、占领市场份额才能确保企业立于不败之地。在力争尽快进入世界一流阵营的同时，他们把未来锚定在了高附加值产品。
精密刀具的加工极限能做到哪里？
全世界最细的铣刀，直径只有0.01毫米，能在米粒上刻出56个汉字，在一根头发丝上铣出7个字母，这一产品诞生于中国五矿所属中钨高新金洲公司，被誉为“最精致的工业牙齿”。如此极致的精细度，不仅代表了公司的创新研发能力，更突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。
铣刀，是具有一个或多个刀齿的旋转刀具，主要用于铝合金、不锈钢、模具钢、树脂、玻纤等各类工业材料加工，其精度是制造加工业的重要参考指标。尤其是，高精度的铣刀是精密加工不可或缺的工具，一旦断供，多条产业链都会面临停摆。
2021年10月，我国首次实现直径0.01毫米极小径铣刀的上机加工实验。据了解，在研制过程中，金洲公司突破传统工艺设计，开创新型微小刀具磨削工艺，有针对性地解决了结构难设计、制作状态难监控、磨削力难控制、刃径小易折断等一系列难题。
聚焦于精密微型刀具研制的金洲公司是国内著名的“隐形冠军”，目前拥有330多项发明和实用新型专利。在一个竞争激烈、产品更新换代极快的市场里，金洲公司主产品PCB微钻不断实现进口替代，市占率全球第一。2018~2021年，公司净利率水平由15%增长至19%，亦位于同行前列。
“每三部手机里，就有一部使用我们金洲公司的产品加工。”中钨高新董事长李仲泽近日接受《中国企业家》专访时说。近些年，因为市场变化太快，很多欧洲和日本企业退出了。在他看来，市场起伏很正常，关键是保持进步。“我们不把价格竞争作为手段，要确保成本领先。”
2016年，经历过重整的中钨高新，以技术创新为引领，制定了一系列新发展战略。据了解，中钨高新每年的新产品贡献率超过30%，技术研发投入亦超过公司总营收的5%，“金洲投入更大”。此外，公司每年给到科技人员创新成果的奖励超过2000万元。
一个高精密加工的时代已经到来，精密刀具可以成为破壁者。一把小小的铣刀，可以改变器具，提升产品性能，推动行业发展，直至影响产业链，催生全面的高精度加工需求。“说到底，真正的竞争要靠领先的技术，技术创新能力就是我们的核心竞争力。”李仲泽说。
中钨高新董事长李仲泽。摄影：史小兵
破壁：实现“米粒上刻字”
眼瞅着第一支目标刀具即将磨削成型，厉学广难抑兴奋地跑回办公室，呼喊同事们来围观。当晚，团队一起吃饭庆祝。100多天，“煎熬、紧张、疲累感终于烟消云散，仿佛来到了美丽新世界”，他形容说，自己有一种“发现了新大陆和攀登珠峰成功的双重喜悦，有能够改变未来的畅想”。
现年42岁的厉学广，是0.01毫米极小径铣刀项目研发负责人。最初的研发契机源自客户的抱怨。2020年末，曾有客户跟厉学广说有些刀具买不到，“你们金洲既然做微型刀具，能不能做这个？”而在他印象中，当时市场上的铣刀，直径较小的是0.1毫米。
2021年初，与客户几经研讨后，厉学广意识到高端精密刀具“卡脖子”问题的严重性。经过多年发展，精密加工的级别已经不同往日，随着通信等现代技术对小体积、低功耗、多功能、高效率等要求的提出，市场对精密加工需求已不仅仅局限在1毫米、0.1毫米，0.01毫米、0.02毫米也有真实需求，10微米级别的精密加工年代已经到来。此外，这个工具涉及重点行业，所以极小径精密刀具的供给变为关键点。在此大环境下，金洲的精密刀具不能停在概念阶段，技术不能只用来储备，而要转化为产品，切切实实应用在这些关键领域，发挥作用。
0.01mm铣刀米粒铣字。来源：受访者
还有一个原因是，虽然日本也有同类产品，但要么因为人家不愿意卖，要么因为交期长、价格非常高，而且几乎没有技术服务，只能望而却步。“求着人家卖刀具这件事，真的很痛苦。他们既然找到我们，我觉得，这件事我们一定要做，这是刀具人的担当。”厉学广说。
构思初步方案时，他先在脑海里过了三五天，找到核心点，作图、模拟、验证。后来做梦时，还得到了新想法。“那些最微小的技术改变，也能改变很大的事，这是一种职业的渴望。醒来我觉得，这件事，必须要干。”如今回顾起来，他将之前的决心归为热血赤诚。
同事口中的厉学广有个称呼：阿广。阿广从小就想当科学家。2004年，本科机械专业的他通过校招，从辽宁奔赴深圳，加入金洲公司。2013年，基于工作需求，厉学广又去读了光学专业工程硕士。研发突破的想法让他感到兴奋，直到后来，他发现，困难着实不少。
2021年5月，厉学广着手研发0.01~0.04毫米极小径铣刀。首要困难就是没有设备去加工如此精密的刀具。如何找到加工设备？他的答案是“改”。“我们原先有些进口高精度设备，可以适当做些改造，优势发挥，劣势克服，比如，精度再提高，磨削力再降低。轴的磨削运动也要调整，通过改造，消除掉一些波动。”
除了硬件，决心和信念也是一大考验。“你怎么让大家有信心跟你干下去？”厉学广有自己的方法。首先是消除大家的顾虑。他对团队说：“做项目是用科学的理论指导实践，在没有谁能论证这项技术和产品无法成功之前，我们就要坚定地走下去。能发现不可逾越的难题或者理论错误，反而是幸运的事，这正是我们要集中攻克的难点。”
其次是引导团队去憧憬未来。“如果造出比头发细多倍的铣刀，打破目前铣削刀具的极限，真能铣削出0.01、0.02毫米宽的槽，让生物医疗芯片、通讯关键零部件实现前所未有的性能，改变行业现状，解决供应链受制于人的问题，让精密制造腾飞，你们是否愿意为之努力？这是你们肩上使命的重量。”
做好思想准备后，接下来的0.01毫米极小径铣刀技术攻关则是个反复实验的过程。厉学广说，技术难点首先体现在“特别容易折断”。
相对于直径0.1毫米的头发丝，0.01毫米铣刀的直径是其1/10，截面积是其1/100，强度降低到直径0.1毫米刀具的1/1000，吹振可断。厉学广认为，铣刀做到这个层级，一定要应用才有它的价值。“它太细了，但这不代表它没法用，只要给它稳定精度的加工和使用条件。”
0.01毫米极小径铣刀结构复杂，亦是最难设计和磨削的工具。要实现周刃、端齿都能切削的完整铣刀功能，就要让刀体具备齐全的结构。而磨削时，刀体亦无法托附，只能悬空。另一方面，磨削时砂轮线速度与汽车速度相当，冲击力大，易折断。
作为目前精度要求最高的刀具，0.01毫米铣刀让很多技术研发人员不敢接招。当直径降为普通刀具的1/10、1/100，精度也要求相应降为1/10、1/100，以至于0.01毫米铣刀典型结构的精度要求在±0.0005毫米级别，难度极高。“我们的要求不仅是做出来，还要做到位。”
厉学广笃定，做应用工程不同于做科研，结果一定藏在大量的实验中，所以要有耐心。仅在结构方面，团队就来回尝试了两个多月，反复实验接近200次。2021年9月，初代样品实现产出。2021年10月，初代0.01毫米铣刀上机加工头发、米粒成功。
0.01mm铣刀头发丝铣字。来源：受访者
2019年底，金洲公司成功研制出直径0.01毫米的超细微型钻头，打破了长期以来我国在该领域受制于人的局面。仅用一年半的时间，金洲公司又实现了直径0.01毫米超细微型钻头和直径0.01毫米极小径铣刀的钻铣“双剑合璧”。
“这个成果肯定不是一蹴而就，而是前面十年的持续研究积累。”厉学广说，很多事情，第一阶段，往往比较顺利；第二阶段，稍微有点困难，但努力克服了，以为摸到底，信心十足；第三阶段，遇到困难解决不了，困顿无法突破；第四阶段，军心动摇，很多挑战项目和创业公司基本死在了这个阶段。“所以理性复盘问题在哪儿，不要迷信、不要消极非常重要。通常韧性强、科学、客观、理性的团队能活下来，做得更好，能力更强，涅槃重生。”
落地：以快“市占第一”
多年前的一段经历，让中钨高新金洲公司总经理罗春峰至今印象深刻。那是在2016年前后的多次行业展会上，他被一家日本竞争对手的高管问询，“为什么同一家客户，从捕捉客户需求到研发再到现场测试，相同时间内，你们能够做到比我们多测试两到三次？”
“我们的策略就是：以快打快。”罗春峰对《中国企业家》总结道。“金洲的市占率第一，不仅（局限）在中国内地，全球只要有PCB制造的地方，就在用金洲的产品。”
这是一个产品更新极快的领域。尽管受新冠疫情影响，全球经济承压，但疫情催生线上活动，提升了对电子产品的需求。同时 5G 基建推进，使得全球PCB产品需求呈现较为强劲的增长。未来 5G、汽车电子、工业 4.0、云端服务器等，将成为驱动PCB需求增长的新方向。
在罗春峰的切身感受中，竞争已愈发激烈，作为龙头的金洲公司，团队的危机感始终相随。
“我们时刻提醒自己，对产品的开发更新速度能不能更快。而行业也反推我们，对产品的开发一定要贴近市场需求。”他说。金洲现有330多项专利，其中发明过百项。在研发投入上，“前年是营收占比的5%、去年6%，今年的目标是7%”。
0.02mm铣刀加工不锈钢。来源：受访者
【#国内首次实现液体火箭动力重复使用#】
微信公众号“ 西安航天动力研究所”9月13日消息，近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。
起步：设计之初考虑多次工作要求
液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，功能全、性能高、技术难度大、研制周期长，液体火箭发动机的可重复使用技术，对可重复使用航天运载器至关重要。
20世纪80年代，美国的航天飞机计划取得成功，实现了部分重复使用的目标，虽然航天飞机主发动机（SSME）进行了持续改进，但该发动机在实际工作中远未达到55次飞行的设计目标，且重复使用过程中维护检测流程复杂，成本高昂，2011年SSME随航天飞机退役。进入新世纪，美国私营企业SpaceX的火箭垂直起降回收技术引人关注，2015年底至2016年初，成功完成了陆上发射场回收和海上平台回收，代表了可重复使用运载器的最新进展。
液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，所有阀门均为可多次工作的气动、电动、液动等工作形式，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。
“十三五”期间，我所预先开展了液氧煤油发动机重复使用关键技术研究，取得了大量理论和试验研究成果，为液氧煤油发动机重复使用奠定了基础。
攻关：重复使用五大关键技术
由于天地工作环境的差异性及各种保障条件的限制，液氧煤油发动机飞行重复点火与地面试验重复点火不能简单划等号，飞行力、热等环境条件也更加恶劣，因此液氧煤油发动机重复使用需要攻克的关键技术难题更多，主要有以下几个方面：
一、多次点火技术
采用垂直起降的航天运载器都需要发动机具备多次点火能力，像SpaceX公司开式循环液氧煤油发动机梅林-1D（Merlin-1D），在猎鹰9号垂直起降过程最多要点火工作3次。
液氧煤油发动机采用了绿色、环保的推进剂组合，可在一次点火工作后进行吹除处理后，实现发动机重复点火工作，技术上具有重复使用能力。但航天运载器飞行时，无法实现和地面试验相同的吹除等保障条件，同时由于低温发动机点火准备阶段需对低温系统进行预先预冷，所以点火准备期的流程和地面也有较大差异。对于补燃循环液氧煤油发动机，这些制约条件将更加凸显，需要对发动机进行技术研究，优化发动机点火准备阶段的预冷流程，简化发动机关机后至点火前的吹除处理方案。
目前，我国补燃循环液氧煤油发动机已在地面试验实现了不间断三次点火起动，摸索出了重复点火工作间的吹除处置和预冷方法。
二、大范围变推力技术
垂直起降的航天运载器在返回过程中，由于推进剂剩余量逐渐减少，运载器重量越来越轻，需要发动机具备大范围推力调节能力，才能实现减速或地面软着陆。要实现发动机的大范围变推力，需设置调节元件和驱动机构，同时对调节精度和调节速率有要求。另外，工作条件的大范围变化对发动机推力室等热力组件及涡轮泵等主要组件的工作适应能力提出了很高要求。
我国液氧煤油发动机具备无级推力调节能力，通过地面试车进行充分验证，其中推力调节机构和大范围推力调节能力在新一代长征八号运载火箭上实现了飞行验证。
三、力、热防护技术
与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护。
某飞行器试验的成功，初步验证了液氧煤油发动机对重复使用飞行力、热载荷条件及免维护防护措施的有效性。
四、重复使用状态评估技术
为了实现发动机重复使用工作的可靠性，需要对返回后的发动机进行状态评估，用于判定发动机是否具再次飞行的能力，特别是对工作条件恶劣的热力组件热疲劳、转子组件结构应力疲劳开展专项研究。另外，发展并采用在线实时健康诊断技术，实现飞行阶段发动机工作状态的健康监测或采用动力冗余运载器的弹道重构。
国内液体火箭发动机地面故障诊断系统在液氧煤油发动机研制试验中应用较早，技术成熟。2022年3月在新一代长征六号甲运载火箭上首次实现了飞行健康监控系统的实战应用。通过液体动力健康诊断相关技术研究，液氧煤油发动机在试车或飞行后状态评估技术方面也开展了大量研究工作。
五、重复使用检测维护技术
为了实现低成本，体现出发动机重复使用的价值，要求对返回后的发动机进行的检测项目越少越好，维护越简单越好，这与发动机健康状态评估是一对矛盾体，需要开展深入研究，在健康状态评估的基础上尽量简化检测维护方案，最终实现发动机的低成本、短周期快速检测维护。
液氧煤油发动机通过发射场使用维护简化研究及重复使用相关维护处理技术研究，实现操作维护项目大幅度精简，首次实现低温火箭液氧加注后无人值守功能验证。
展望：为完全重复使用积累了宝贵经验
为了实现发动机短周期处理再次交付飞行，研制团队在液氧煤油发动机重复使用技术课题研究的基础上，针对性地制定了发动机检测维护方案，做到了短期快速处理交付原机，初步实现了液氧煤油发动机重复使用。
随着人类对太空探索的深入开展，宇航动力技术开始进入创新发展和规模化发展阶段。各航天大国都在积极推动运载火箭升级换代，谋求快速、可靠、低成本地进入太空。主要航天国家和地区都已建立了比较完善的运载火箭型谱，能够满足大、中、小型有效载荷的发射任务。主要航天国家大力发展重型运载火箭，为满足未来执行载人登月及探火、大规模深空探测等任务需求；不断推动可重复使用运载器的工程化应用，开展关键技术攻关和试验验证。基于前期关键技术验证和雄厚的专业基础，美俄等主要国家下一代火箭动力产品进入整机试车阶段，为其新型航天运输工具提供先进动力基础。
所长张晓军表示：“我国液氧煤油发动机首次重复飞行成功，标志着发动机重复使用技术进入实战阶段，我们将进一步关注发动机的高可靠性、低成本、高性能，持续开展可重复使用技术探索，为我国快速大规模进出太空空间提供坚强动力保障。”
微信公众号“ 西安航天动力研究所”9月13日消息，近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。
起步：设计之初考虑多次工作要求
液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，功能全、性能高、技术难度大、研制周期长，液体火箭发动机的可重复使用技术，对可重复使用航天运载器至关重要。
20世纪80年代，美国的航天飞机计划取得成功，实现了部分重复使用的目标，虽然航天飞机主发动机（SSME）进行了持续改进，但该发动机在实际工作中远未达到55次飞行的设计目标，且重复使用过程中维护检测流程复杂，成本高昂，2011年SSME随航天飞机退役。进入新世纪，美国私营企业SpaceX的火箭垂直起降回收技术引人关注，2015年底至2016年初，成功完成了陆上发射场回收和海上平台回收，代表了可重复使用运载器的最新进展。
液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，所有阀门均为可多次工作的气动、电动、液动等工作形式，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。
“十三五”期间，我所预先开展了液氧煤油发动机重复使用关键技术研究，取得了大量理论和试验研究成果，为液氧煤油发动机重复使用奠定了基础。
攻关：重复使用五大关键技术
由于天地工作环境的差异性及各种保障条件的限制，液氧煤油发动机飞行重复点火与地面试验重复点火不能简单划等号，飞行力、热等环境条件也更加恶劣，因此液氧煤油发动机重复使用需要攻克的关键技术难题更多，主要有以下几个方面：
一、多次点火技术
采用垂直起降的航天运载器都需要发动机具备多次点火能力，像SpaceX公司开式循环液氧煤油发动机梅林-1D（Merlin-1D），在猎鹰9号垂直起降过程最多要点火工作3次。
液氧煤油发动机采用了绿色、环保的推进剂组合，可在一次点火工作后进行吹除处理后，实现发动机重复点火工作，技术上具有重复使用能力。但航天运载器飞行时，无法实现和地面试验相同的吹除等保障条件，同时由于低温发动机点火准备阶段需对低温系统进行预先预冷，所以点火准备期的流程和地面也有较大差异。对于补燃循环液氧煤油发动机，这些制约条件将更加凸显，需要对发动机进行技术研究，优化发动机点火准备阶段的预冷流程，简化发动机关机后至点火前的吹除处理方案。
目前，我国补燃循环液氧煤油发动机已在地面试验实现了不间断三次点火起动，摸索出了重复点火工作间的吹除处置和预冷方法。
二、大范围变推力技术
垂直起降的航天运载器在返回过程中，由于推进剂剩余量逐渐减少，运载器重量越来越轻，需要发动机具备大范围推力调节能力，才能实现减速或地面软着陆。要实现发动机的大范围变推力，需设置调节元件和驱动机构，同时对调节精度和调节速率有要求。另外，工作条件的大范围变化对发动机推力室等热力组件及涡轮泵等主要组件的工作适应能力提出了很高要求。
我国液氧煤油发动机具备无级推力调节能力，通过地面试车进行充分验证，其中推力调节机构和大范围推力调节能力在新一代长征八号运载火箭上实现了飞行验证。
三、力、热防护技术
与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护。
某飞行器试验的成功，初步验证了液氧煤油发动机对重复使用飞行力、热载荷条件及免维护防护措施的有效性。
四、重复使用状态评估技术
为了实现发动机重复使用工作的可靠性，需要对返回后的发动机进行状态评估，用于判定发动机是否具再次飞行的能力，特别是对工作条件恶劣的热力组件热疲劳、转子组件结构应力疲劳开展专项研究。另外，发展并采用在线实时健康诊断技术，实现飞行阶段发动机工作状态的健康监测或采用动力冗余运载器的弹道重构。
国内液体火箭发动机地面故障诊断系统在液氧煤油发动机研制试验中应用较早，技术成熟。2022年3月在新一代长征六号甲运载火箭上首次实现了飞行健康监控系统的实战应用。通过液体动力健康诊断相关技术研究，液氧煤油发动机在试车或飞行后状态评估技术方面也开展了大量研究工作。
五、重复使用检测维护技术
为了实现低成本，体现出发动机重复使用的价值，要求对返回后的发动机进行的检测项目越少越好，维护越简单越好，这与发动机健康状态评估是一对矛盾体，需要开展深入研究，在健康状态评估的基础上尽量简化检测维护方案，最终实现发动机的低成本、短周期快速检测维护。
液氧煤油发动机通过发射场使用维护简化研究及重复使用相关维护处理技术研究，实现操作维护项目大幅度精简，首次实现低温火箭液氧加注后无人值守功能验证。
展望：为完全重复使用积累了宝贵经验
为了实现发动机短周期处理再次交付飞行，研制团队在液氧煤油发动机重复使用技术课题研究的基础上，针对性地制定了发动机检测维护方案，做到了短期快速处理交付原机，初步实现了液氧煤油发动机重复使用。
随着人类对太空探索的深入开展，宇航动力技术开始进入创新发展和规模化发展阶段。各航天大国都在积极推动运载火箭升级换代，谋求快速、可靠、低成本地进入太空。主要航天国家和地区都已建立了比较完善的运载火箭型谱，能够满足大、中、小型有效载荷的发射任务。主要航天国家大力发展重型运载火箭，为满足未来执行载人登月及探火、大规模深空探测等任务需求；不断推动可重复使用运载器的工程化应用，开展关键技术攻关和试验验证。基于前期关键技术验证和雄厚的专业基础，美俄等主要国家下一代火箭动力产品进入整机试车阶段，为其新型航天运输工具提供先进动力基础。
所长张晓军表示：“我国液氧煤油发动机首次重复飞行成功，标志着发动机重复使用技术进入实战阶段，我们将进一步关注发动机的高可靠性、低成本、高性能，持续开展可重复使用技术探索，为我国快速大规模进出太空空间提供坚强动力保障。”
【#国内首次实现液体火箭动力重复使用#】
微信公众号“ 西安航天动力研究所”9月13日消息，近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。
起步：设计之初考虑多次工作要求
液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，功能全、性能高、技术难度大、研制周期长，液体火箭发动机的可重复使用技术，对可重复使用航天运载器至关重要。
20世纪80年代，美国的航天飞机计划取得成功，实现了部分重复使用的目标，虽然航天飞机主发动机（SSME）进行了持续改进，但该发动机在实际工作中远未达到55次飞行的设计目标，且重复使用过程中维护检测流程复杂，成本高昂，2011年SSME随航天飞机退役。进入新世纪，美国私营企业SpaceX的火箭垂直起降回收技术引人关注，2015年底至2016年初，成功完成了陆上发射场回收和海上平台回收，代表了可重复使用运载器的最新进展。
液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，所有阀门均为可多次工作的气动、电动、液动等工作形式，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。
“十三五”期间，我所预先开展了液氧煤油发动机重复使用关键技术研究，取得了大量理论和试验研究成果，为液氧煤油发动机重复使用奠定了基础。
攻关：重复使用五大关键技术
由于天地工作环境的差异性及各种保障条件的限制，液氧煤油发动机飞行重复点火与地面试验重复点火不能简单划等号，飞行力、热等环境条件也更加恶劣，因此液氧煤油发动机重复使用需要攻克的关键技术难题更多，主要有以下几个方面：
一、多次点火技术
采用垂直起降的航天运载器都需要发动机具备多次点火能力，像SpaceX公司开式循环液氧煤油发动机梅林-1D（Merlin-1D），在猎鹰9号垂直起降过程最多要点火工作3次。
液氧煤油发动机采用了绿色、环保的推进剂组合，可在一次点火工作后进行吹除处理后，实现发动机重复点火工作，技术上具有重复使用能力。但航天运载器飞行时，无法实现和地面试验相同的吹除等保障条件，同时由于低温发动机点火准备阶段需对低温系统进行预先预冷，所以点火准备期的流程和地面也有较大差异。对于补燃循环液氧煤油发动机，这些制约条件将更加凸显，需要对发动机进行技术研究，优化发动机点火准备阶段的预冷流程，简化发动机关机后至点火前的吹除处理方案。
目前，我国补燃循环液氧煤油发动机已在地面试验实现了不间断三次点火起动，摸索出了重复点火工作间的吹除处置和预冷方法。
二、大范围变推力技术
垂直起降的航天运载器在返回过程中，由于推进剂剩余量逐渐减少，运载器重量越来越轻，需要发动机具备大范围推力调节能力，才能实现减速或地面软着陆。要实现发动机的大范围变推力，需设置调节元件和驱动机构，同时对调节精度和调节速率有要求。另外，工作条件的大范围变化对发动机推力室等热力组件及涡轮泵等主要组件的工作适应能力提出了很高要求。
我国液氧煤油发动机具备无级推力调节能力，通过地面试车进行充分验证，其中推力调节机构和大范围推力调节能力在新一代长征八号运载火箭上实现了飞行验证。
三、力、热防护技术
与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护。
某飞行器试验的成功，初步验证了液氧煤油发动机对重复使用飞行力、热载荷条件及免维护防护措施的有效性。
四、重复使用状态评估技术
为了实现发动机重复使用工作的可靠性，需要对返回后的发动机进行状态评估，用于判定发动机是否具再次飞行的能力，特别是对工作条件恶劣的热力组件热疲劳、转子组件结构应力疲劳开展专项研究。另外，发展并采用在线实时健康诊断技术，实现飞行阶段发动机工作状态的健康监测或采用动力冗余运载器的弹道重构。
国内液体火箭发动机地面故障诊断系统在液氧煤油发动机研制试验中应用较早，技术成熟。2022年3月在新一代长征六号甲运载火箭上首次实现了飞行健康监控系统的实战应用。通过液体动力健康诊断相关技术研究，液氧煤油发动机在试车或飞行后状态评估技术方面也开展了大量研究工作。
五、重复使用检测维护技术
为了实现低成本，体现出发动机重复使用的价值，要求对返回后的发动机进行的检测项目越少越好，维护越简单越好，这与发动机健康状态评估是一对矛盾体，需要开展深入研究，在健康状态评估的基础上尽量简化检测维护方案，最终实现发动机的低成本、短周期快速检测维护。
液氧煤油发动机通过发射场使用维护简化研究及重复使用相关维护处理技术研究，实现操作维护项目大幅度精简，首次实现低温火箭液氧加注后无人值守功能验证。
展望：为完全重复使用积累了宝贵经验
为了实现发动机短周期处理再次交付飞行，研制团队在液氧煤油发动机重复使用技术课题研究的基础上，针对性地制定了发动机检测维护方案，做到了短期快速处理交付原机，初步实现了液氧煤油发动机重复使用。
随着人类对太空探索的深入开展，宇航动力技术开始进入创新发展和规模化发展阶段。各航天大国都在积极推动运载火箭升级换代，谋求快速、可靠、低成本地进入太空。主要航天国家和地区都已建立了比较完善的运载火箭型谱，能够满足大、中、小型有效载荷的发射任务。主要航天国家大力发展重型运载火箭，为满足未来执行载人登月及探火、大规模深空探测等任务需求；不断推动可重复使用运载器的工程化应用，开展关键技术攻关和试验验证。基于前期关键技术验证和雄厚的专业基础，美俄等主要国家下一代火箭动力产品进入整机试车阶段，为其新型航天运输工具提供先进动力基础。
所长张晓军表示：“我国液氧煤油发动机首次重复飞行成功，标志着发动机重复使用技术进入实战阶段，我们将进一步关注发动机的高可靠性、低成本、高性能，持续开展可重复使用技术探索，为我国快速大规模进出太空空间提供坚强动力保障。”
微信公众号“ 西安航天动力研究所”9月13日消息，近日，由西安航天动力研究所自主研制的某型液氧煤油发动机首次实现重复飞行试验验证。该型发动机作为某飞行器主动力装置参加首飞试验后，经检测维护，再次装配并顺利完成了重复飞行试验，国内首次实现了液体火箭动力的重复使用。
起步：设计之初考虑多次工作要求
液体火箭发动机作为航天运载器的主要动力装置，功能全、性能高、技术难度大、研制周期长，液体火箭发动机的可重复使用技术，对可重复使用航天运载器至关重要。
20世纪80年代，美国的航天飞机计划取得成功，实现了部分重复使用的目标，虽然航天飞机主发动机（SSME）进行了持续改进，但该发动机在实际工作中远未达到55次飞行的设计目标，且重复使用过程中维护检测流程复杂，成本高昂，2011年SSME随航天飞机退役。进入新世纪，美国私营企业SpaceX的火箭垂直起降回收技术引人关注，2015年底至2016年初，成功完成了陆上发射场回收和海上平台回收，代表了可重复使用运载器的最新进展。
液氧煤油发动机是我国新一代运载火箭的主要动力装置，具有高性能、大推力、无毒无污染等优点。该发动机从设计之初，部组件方案及总体布局按多次工作的要求开展论证，所有阀门均为可多次工作的气动、电动、液动等工作形式，地面研制试验实现了单台发动机不下台重复试车8次。
“十三五”期间，我所预先开展了液氧煤油发动机重复使用关键技术研究，取得了大量理论和试验研究成果，为液氧煤油发动机重复使用奠定了基础。
攻关：重复使用五大关键技术
由于天地工作环境的差异性及各种保障条件的限制，液氧煤油发动机飞行重复点火与地面试验重复点火不能简单划等号，飞行力、热等环境条件也更加恶劣，因此液氧煤油发动机重复使用需要攻克的关键技术难题更多，主要有以下几个方面：
一、多次点火技术
采用垂直起降的航天运载器都需要发动机具备多次点火能力，像SpaceX公司开式循环液氧煤油发动机梅林-1D（Merlin-1D），在猎鹰9号垂直起降过程最多要点火工作3次。
液氧煤油发动机采用了绿色、环保的推进剂组合，可在一次点火工作后进行吹除处理后，实现发动机重复点火工作，技术上具有重复使用能力。但航天运载器飞行时，无法实现和地面试验相同的吹除等保障条件，同时由于低温发动机点火准备阶段需对低温系统进行预先预冷，所以点火准备期的流程和地面也有较大差异。对于补燃循环液氧煤油发动机，这些制约条件将更加凸显，需要对发动机进行技术研究，优化发动机点火准备阶段的预冷流程，简化发动机关机后至点火前的吹除处理方案。
目前，我国补燃循环液氧煤油发动机已在地面试验实现了不间断三次点火起动，摸索出了重复点火工作间的吹除处置和预冷方法。
二、大范围变推力技术
垂直起降的航天运载器在返回过程中，由于推进剂剩余量逐渐减少，运载器重量越来越轻，需要发动机具备大范围推力调节能力，才能实现减速或地面软着陆。要实现发动机的大范围变推力，需设置调节元件和驱动机构，同时对调节精度和调节速率有要求。另外，工作条件的大范围变化对发动机推力室等热力组件及涡轮泵等主要组件的工作适应能力提出了很高要求。
我国液氧煤油发动机具备无级推力调节能力，通过地面试车进行充分验证，其中推力调节机构和大范围推力调节能力在新一代长征八号运载火箭上实现了飞行验证。
三、力、热防护技术
与一次性使用运载器相比，重复使用运载器不仅要求发动机在上升段工作，而且返回段也要再次点火工作用于运载器减速或着陆，特别是返回段的气动力载荷条件、喷口反流热流条件等更加苛刻，需要对发动机进行力、热防护技术研究。另外，非工作段部分贯通内腔的接口也需要考虑返回段外界气压的变化进行正压或反向密封保护。
某飞行器试验的成功，初步验证了液氧煤油发动机对重复使用飞行力、热载荷条件及免维护防护措施的有效性。
四、重复使用状态评估技术
为了实现发动机重复使用工作的可靠性，需要对返回后的发动机进行状态评估，用于判定发动机是否具再次飞行的能力，特别是对工作条件恶劣的热力组件热疲劳、转子组件结构应力疲劳开展专项研究。另外，发展并采用在线实时健康诊断技术，实现飞行阶段发动机工作状态的健康监测或采用动力冗余运载器的弹道重构。
国内液体火箭发动机地面故障诊断系统在液氧煤油发动机研制试验中应用较早，技术成熟。2022年3月在新一代长征六号甲运载火箭上首次实现了飞行健康监控系统的实战应用。通过液体动力健康诊断相关技术研究，液氧煤油发动机在试车或飞行后状态评估技术方面也开展了大量研究工作。
五、重复使用检测维护技术
为了实现低成本，体现出发动机重复使用的价值，要求对返回后的发动机进行的检测项目越少越好，维护越简单越好，这与发动机健康状态评估是一对矛盾体，需要开展深入研究，在健康状态评估的基础上尽量简化检测维护方案，最终实现发动机的低成本、短周期快速检测维护。
液氧煤油发动机通过发射场使用维护简化研究及重复使用相关维护处理技术研究，实现操作维护项目大幅度精简，首次实现低温火箭液氧加注后无人值守功能验证。
展望：为完全重复使用积累了宝贵经验
为了实现发动机短周期处理再次交付飞行，研制团队在液氧煤油发动机重复使用技术课题研究的基础上，针对性地制定了发动机检测维护方案，做到了短期快速处理交付原机，初步实现了液氧煤油发动机重复使用。
随着人类对太空探索的深入开展，宇航动力技术开始进入创新发展和规模化发展阶段。各航天大国都在积极推动运载火箭升级换代，谋求快速、可靠、低成本地进入太空。主要航天国家和地区都已建立了比较完善的运载火箭型谱，能够满足大、中、小型有效载荷的发射任务。主要航天国家大力发展重型运载火箭，为满足未来执行载人登月及探火、大规模深空探测等任务需求；不断推动可重复使用运载器的工程化应用，开展关键技术攻关和试验验证。基于前期关键技术验证和雄厚的专业基础，美俄等主要国家下一代火箭动力产品进入整机试车阶段，为其新型航天运输工具提供先进动力基础。
所长张晓军表示：“我国液氧煤油发动机首次重复飞行成功，标志着发动机重复使用技术进入实战阶段，我们将进一步关注发动机的高可靠性、低成本、高性能，持续开展可重复使用技术探索，为我国快速大规模进出太空空间提供坚强动力保障。”
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