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      “神舟十一號”成功飛天!航天科技集團六院全系列動力為筑夢天宮全心推舉?貼心護駕?暖心保障
      來源:中國航天科技集團六院  點擊數:  發布時間:2016-10-17

       

        2016年10月17日7時30分,舉國關注的“神舟十一號”載人飛船,在位于西安航天基地的航天科技集團六院研制的金牌火箭長二F全系列發動機推舉下,搭載著景海鵬、陳冬兩名航天員飛向浩瀚天宇,即將與等候在太空一月有余的“天宮二號”空間實驗室進行交會對接,兩名航天員將在“神舟十一號”和“天宮二號”組合體中,開始長達一個月的太空生活,完成一系列空間實驗,為我國建立大型空間站奠定堅實基礎。

        “神舟十一號”載人飛船飛行發射,是我國載人航天金牌火箭長二F完成的第13次太空之旅,也是我國發射的第11艘宇宙飛船、第6艘載人飛船。在這次“神舟十一號”飛行發射及與“天宮二號”交會對接、長達1個月的太空中期駐留和航天員返回地面的全過程中,由航天科技集團六院研制的全系列動力系統,提供穩妥可靠的全心推舉,貼心護駕,暖心保障。


        全心推舉,讓每一個疑點都變成“放心點”

        載人航天,人命關天。對火箭和飛船動力系統的要求,可謂極致嚴苛,必須確保萬無一失,穩妥可靠,不允許出現一絲一毫的閃失。在此前的12次載人航天工程任務飛行發射中,航天科技集團六院研制的火箭發動機和空間推進系統,都表現完美,交出了優異的答卷,推舉了5次12人次10名中國航天員實現飛天夢想。然而,面對第六次載人飛船發射,六院火箭發動機研制團隊,仍然沒有一絲一毫的懈怠。

        眾所周知,火箭發動機的工作環境非常惡劣,發動機啟動瞬間,溫度變化極端而劇烈,壓力陡增130多倍,上萬個零部件同時工作,一個微小失誤就會導致不可想象的嚴重后果。特別是載人飛船發射,政治影響、經濟影響、社會影響巨大,更是容不得動力系統出現任何一絲一毫的失誤。


        “必須以如臨深淵、臨履薄冰的姿態,細上加細,嚴上加嚴,要讓每一個疑點都變成放心點,決不把任何一個問題帶上天”,航天科技集團六院院長劉志讓雖然參與和組織領導了從神一到神十、天宮一號到天宮二號的所有長二F火箭發動機研制工作,但仍然感到重擔在肩,壓力巨大。

        針對液體火箭發動機高溫、超低溫、高壓、高速、強振動、單點失效等特點,六院在發動機設計、生產、制造、試驗、交付等各階段的檢查、測試,要求做到:每一個零件、部件、組件、整機都必須達到零缺陷和百分之百可靠的要求。這一苛刻的質量管理要求,對六院科研人員來說則是最基本的要求,精益求精是他們不給風險留任何機會的“法寶”。


        自我國載人航天工程研制工作啟動以來,六院始終堅持“從源頭抓起,全過程受控,零缺陷管理,確保一次成功”的質量方針,認真組織開展“三個再認識”、“三個再吃透”和“六個百分之百”,特別是在前三次交會對接任務取得圓滿成功后,該院及時總結成功經驗,加強頂層策劃、科學論證,認真反思近年來發動機研制工作出現的質量“疑點”,針對“神舟十一號”載人飛船飛行發射的任務要求,六院科研人員量身定制了多項質量改進措施,系統分析可能存在的薄弱環節和風險,進一步辨識設計關鍵特性、工藝關鍵特性和過程控制關鍵特性,借鑒此前獲得成功產品的成熟技術,拓展應用范圍,運用信息化技術,有效開展數據包絡分析,通過有針對性的風險分析,特別對一些不可檢測項目的分析,從設計和工藝上采取有效的風險控制措施,確保“神舟十一號”飛行任務全系列發動機的可靠性和安全性。

        貼心護駕,讓飛船每個動作都做到精準精確

        載人航天用的發動機,無論是推力75噸級的火箭發動機,還是飛船上用于實施姿態控制的小推力姿控發動機,從一個零部組件到一條焊縫,都必須做到萬無一失。而要確保動力系統在太空中精準可靠,就必須在地面生產檢驗各個環節,做到細上加細,嚴上加嚴。

        眾所周知,此次“神十一”載人飛船與“天宮二號”空間實驗室實施交會對接后,兩名宇航員要在太空中駐留長達一個月的時間,航天科技集團六院研制的“神舟十一號”飛船上48臺姿控發動機和“天宮二號”空間實驗室中26臺姿控發動機,擔負著全程保駕護航的職責。


        神舟十一號飛船推進分系統
        “神舟十一號”飛船推進分系統,由返回艙推進子系統和推進艙推進子系統組成。“神舟十一號”與“天宮二號”在交會對接中一次次精準的定位、靠攏、調節,均要靠這些姿控發動機來完成。包括軌道提升、軌道修正、姿態控制、交會對接平移、返回再入制動等等,任何一個細小的動作,都要求精準精確。特別是為了應對空間實驗室在太空中的多次變軌、調姿,六院科研人員研制安裝了推進系統自動控制設備。當航天器出現軌道偏離或需要姿態調整時,這些設備可以自動感知到調整需求,并自動發出指令,讓這些小姿控發動機中對應的一個或者幾個工作起來,實現航天器位置的精確控制。


        發動機在太空中精準動作的背后,是六院科研人員對動力系統研制過程中工藝技術的極致追求。動力系統是一項非常復雜的系統工程,在發動機上,成千上萬個零部組件連接在一起,少不了螺紋連接,傳統的螺紋連接主要憑操作工人的經驗來完成,六院科研人員對所有螺紋連接部位的結構形式、零件的材料、鍍層、表面狀態等進行了梳理、分類,甄別各部位螺紋連接的特點,并對發動機產品力矩校核的數據進行了包絡分析,積累了大量數據,從而確定了發動機螺紋連接預緊力控制方法和措施,實現了螺紋連接預緊力全面量化控制的要求。與此同時,科研人員又及時總結規范操作的“六步工作法”,在工藝上配備各種專用的擰緊裝配工裝,開展大量極限力矩的校核試驗,通過可見的數據,來保證控制措施的有效。


        在“神十一”載人飛船2500N發動機研制中,推力室頭部噴注器需要微小孔加工,密密麻麻上百個,小孔細如發絲,而且撞擊精度、角度、距離、孔徑要求極為嚴苛。過去用手工加工,保證質量相當困難,還會產生毛刺,一不小心鉆頭就會斷裂。為了確保精度,六院改進工藝方法,采用高速數控工藝加工微小孔,效率提高了4倍以上,經頭部液流試驗,精度提高了3倍。

        暖心保障,為航天員打造溫馨舒適的太空環境

        要確保兩名航天員景海鵬、陳冬的安全。而要確保航天員在太空中的生活舒適安全,就必須為航天員營造一個類似于地面一樣的“家”:有適宜人類生存生活的溫度,氧氣等等。而要營造這樣一個溫馨的“家”,就要靠熱控分系統和環控生保系統來提供。

        熱控分系統的作用是使飛船內保持一定的溫度濕度,環控生保系統是為航天員創造合適的艙內生存環境條件,保障航天員在空間飛行的特殊環境下安全生活和正常工作。


        六院科研人員參與研制的熱控分系統和環控生保系統,分別位于載人飛船的推進艙和軌道艙的艙壁內。環控、熱控分系統主要采用流體換熱技術進行溫度控制,通過流體流動將船上產生的熱量傳遞給外部輻射器,再通過輻射器將熱量輻射到太空中。

        在熱控分系統中,六院科研人員承擔了8種核心產品的研制任務,包括外回路循環泵、溫控閥、自控閥、自鎖閥、加排閥、補償器、快速斷接器和過濾器等共計20臺產品,而為環控生保系統,六院研制提供了內回路循環泵和儲能器兩種產品。


        為了保證熱控分系統和環控生保分系統的正常運行,需要泵和閥類產品驅動和控制流體介質。同發動機研制相比,載人飛船溫控泵閥產品研制有其自己的特點,設計人員從設計、原材料采購、生產裝配、試驗驗證到配合總體測試等全過程,嚴格把關。每一件產品在地面都要經過強度、氣密性、以及沖擊、振動、熱環境等各種檢測,直到滿足所有性能指標為止。

        飛船上的能源非常寶貴,產品不但要滿足性能要求,還要重量輕、外形小巧。航天六院研制的最大補償器體積不超過9.5升,最小的自控閥體積只有0.5升,別看“身材小”,但小產品凝練著大智慧,除了具備結構新穎簡潔、可靠性高等優點外,還能夠承受發射和在軌的復雜工作條件,為航天員提供了一個溫馨舒適的太空環境。

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