1、运载火箭贮箱结构整体向着大型化，模块化的发展方向推进

作为航天技术的基础，航天运输系统的技术水平代表着一个国家自主进出空间的能力。确保可靠、安全、快速、机动、经济、环保地进出空间，不仅是未来实现迅速部署、重构、扩充和维护航天器的基础，也是大规模开发和利用空间资源的前提。从目前来看，作为航天运载系统的主力之一运载火箭正向着大型化、系列化、组合化方向发展，而且各航天大国主流运载火箭的更新换代已经或即将完成。

作为运载火箭关键分系统之一的箭体结构，其推进剂贮箱多采用高强铝合金材料经拼装焊接而成，属于大型薄壁铝合金焊接结构，一方面作为液体容器实现推进剂的贮存、增压输送等功能，另一方面作为火箭主结构传递飞行作用力。据中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国运载火箭贮箱行业市场发展战略分析及投资前景专项预测报告》统计数据显示：我国目前正在研制新一代运载火箭贮箱结构，包括未来的重型运载火箭贮箱，结构轻质化要求，可靠性要求，先进性要求也越来越突出。

随着运载火箭运载能力要求的不断提高，运载火箭贮箱结构整体向着大型化，模块化的发展方向推进；共底结构形式在国外大型贮箱结构中得到更多地应用；高效轻质新型材料得到更多应用，结构更加轻质化，但需特别注意工艺适应性；贮箱结构可靠性的提高，需要不断推进新型高可靠工艺的应用；贮箱结构设计与先进轻质材料、先进制造技术更加紧密结合，共同推动着结构轻质、高效目标的实现。

2、高强度铝锂合金火箭贮箱搅拌摩擦焊接工艺

（1）先进搅拌摩擦焊技术

焊接是制造铝锂合金航天构件产品的重要工艺之一。前苏联曾对1420、1460合金焊接工艺进行了深人研究。20世纪末，搅拌摩擦焊技术逐渐成为铝锂合金理想焊接工艺。铝锂合金在搅拌摩擦焊接过程中，搅拌头的高速旋转有效破碎待焊表面的氧化膜，焊接产生的摩擦热低于母材熔点，避免了合金中锂挥发，有效减少焊接接头的气孔、裂缝等缺陷，使铝锂合金焊接接头强度、断裂韧性都显著提高，达到母材的70%~87%。

目前，欧美等国家已实现搅拌摩擦焊在运载火箭贮箱上的工程化应用。美国Atlas系列、Delta系列等火箭贮箱纵焊缝以及日本H-2B火箭贮箱的筒段纵焊缝和对接环焊缝均采用搅拌摩擦焊技术。美国SpaceX轨道公司以2198铝锂合金为原材料，用搅拌摩擦焊完成Falcon9火箭贮箱箱体环缝焊接制造，并在2010年6月4日成功实现飞行试验。

（2）运载火箭铝合金贮箱全搅拌摩擦焊接工艺现状

搅拌摩擦焊技术是1991年英国焊接研究所发明的一项新型固相焊接技术。由于焊接温度未达到轻质合金熔点，可以有效避免轻质合金熔焊过程中易出现的气孔、夹杂、热裂纹等冶金缺陷，该技术的出现为轻质合金的焊接带来了革命性的变化。搅拌摩擦焊技术一出现便使得工业界产生了极大的兴趣，尤其是航天领域。美国宇航机构已经实现了搅拌摩擦焊技术在运载火箭贮箱上的规模化工程应用。例如:波音公司率先应用于Deltall火箭中间舱段的制造，并于1999年8月17日成功通过飞行考核，之后推广应用于Deltall、DeltaIV、航天飞机外贮箱的承压筒段制造；此外，美国NASA实现了AresI火箭的中5.5m箱底及03.6m猎户座载人飞船的全搅拌摩擦焊接。随着搅拌摩擦焊技术的优势逐渐被认识，我国也开始将该技术应用于铝合金结构件的制造中。经过近十多年的技术攻关，首都航天机械公司逐步掌握了实现运载火箭贮箱全搅拌摩擦焊接制造的所有关键工艺，并逐步实现了在运载火箭贮箱筒段、箱底以及总装环缝上的工程化应用和考核。

搅拌摩擦焊技术已经成为运载火箭铝合金贮箱制造的发展趋势。对实现全搅拌摩擦焊接贮箱的关键技术研究结果表明：常规搅拌摩擦焊技术可以实现贮箱简段纵缝和箱底瓜瓣纵缝的高质量焊接；采用可回抽搅拌头和无匙孔焊接工艺可以满足封闭环缝的无匙孔焊接，且回抽区域接头力学性能完全可以达到设计指标要求;超声相控阵检测技术是可以检测出搅拌摩擦焊缝的常见焊接缺陷，是搅拌摩擦焊技术实现工程化应用的重要配套技术;重复搅拌摩擦焊、“固相或熔焊填充+搅拌摩擦焊”、熔焊修补、摩擦塞补焊是搅拌摩擦焊工程应用中的重要补焊手段，补焊接头性能均可以达到50%以上。在上述关键技术获得突破的基础上，我国逐步实现了搅拌摩擦焊技术在运载火箭贮箱筒段纵缝箱底主焊缝直至贮箱总装环缝上的工程化应用。