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八大技術保駕護航 哈工大攻破多項飛船研制技術難題
2005-10-18 06:56:23 來源:東北網-黑龍江日報  作者:劉培香 王彥
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  東北網哈爾濱10月18日電 隨著滿載中國人夢想和驕傲的神舟六號發射成功,哈爾濱工業大學再一次受到世人矚目。

  哈工大贏得今天的榮譽,除其為神舟六號和載人航天工程培養和輸送了多位領軍人物,還緣於其多年來立足航天、服務航天的歷史,也緣於其對神舟號系列飛船研制多項技術難題的攻破:KM6工程,、返回艙焊接的變形矯形、三軸仿真實驗轉臺、容錯數管計算機、故障診斷系統等等。同時,宇航服智能測試系統、飛船交會對接技術、海上應急浮囊系統、航天員座椅支橕系統的超塑性制備等與載人航天有關的課題出由哈工大參與研制。

  KM6:為神舟

  簽發『通行證』

  這是世界第三大的真空容器。當時很多人不相信哈工大這樣一個教學單位能做得了如此大型的工程項目。然而哈工大用自己的實力和堅韌不拔的精神,組成多學科的研制隊伍,並選擇全國一流的企業、一流的專家隊伍和一流的施工隊伍進行大協作,解決了超大法蘭盤、超大封頭的成形、焊接和大型構件現場精加工等多項技術難關,僅用3年的時間,以最好的質量和最快的速度圓滿完成了這項國家重大科研項目 "KM6工程』,並獲國家科技進步二等獎。

  想當初,至今記憶猶新。當時的唐家嶺荒無人煙,剛剛開始建設的航天城還只是圓明園往北的兩乾畝稻田,哈工大的前方指揮部就設在那裡的幾座農宅,一住就是3年。施工觀場條件艱苦,連廁所都沒有,總工程師王仲仁教授被蚊子叮得滿身是包;常務副總指揮王爾德教授忍著靜脈炎的疼痛在現場指揮,一站就是一天;王若維高工3個春節都在北京度過……KM6的成功,使整個神舟系列的成功發射有了堅實的保障。高22.4米、直徑12米的KM6是北京唐家嶺工地上建立起來的第一個龐然人物,也是航天城的第一個巨人。

  容錯計算機:為神舟安『大腦』

  神舟數管容錯計算機是專用計算機,它具有自檢測、自糾錯的能力,可為飛船提供高可靠性的數據管理。技術難度很大,靠進口是不可能的。哈工大楊孝宗教授帶領的課題組以短短9個月的超常速度(按常規應兩年完成),與航天總設計部合作完成了『載人飛船數據管理分系統主控容錯計算機』的研制,促進了整個系統聯調的進程。接受任務後,課題組立即打包托運實驗設備進京,並采取了超常規的工作方法,不分晝夜,從總體方案設計、具體軟件設計到最後組裝設計、焊接、調試,從三級通信到電子盤應用等都是自己開發的。有些關鍵性的難題,甚至是在大年夜解決的……

  焊接:為返回艙『整容』

  眾所周知,返回艙返回地面經過大氣層時,會因摩擦而產生高溫,所以必須在返回艙的金屬壓殼外加一層防熱保護層。為此,金屬殼體的焊接變形就必須控制在相當高的精度范圍內。

  哈工大焊接老專家田錫唐教授提出采用『逐點擠壓焊縫法』來控制變形,解決了這一技術難題,並特別向中國空間技術研究院推薦了焊接專家鍾國柱教授和從事『逐點擠壓矯形法』研究的郭海丁,他們共同設計並研制了多用途焊縫逐點擠壓矯形機。在攻關過程中,鍾國柱教授和郭海丁教授應用和發展了焊縫逐點擠壓和風動錘擊矯形法,在很短時間內就成功地把返回艙的尺寸和形狀、精度控制到完全符合設計的使用要求,確保了我國神舟號飛船能夠順利地按計劃執行發射任務。

  三軸仿真轉臺:

  為神舟鋪『軌道』

  神舟號飛船要想以相當高的精度完成飛行,並在預定地點返回,其控制系統必須經過充分的地面模擬。哈工大王常虹教授帶領的課題組承擔的『OuT型三軸仿真實驗閉式轉臺及其所構成的仿真系統』是地面模擬系統中不可或缺的組成部分,該系統用於飛船進行地面試驗時,與仿真計算機、地球模擬器和太陽模擬器一起構成衛星(飛船)的閉路仿真和測試系統。

  如果說飛船是列火車,那麼該系統就是火車的『鐵軌』,保證飛船在軌道上精確運行。

  故障診斷系統:為神舟配個『醫生』

  『故障診斷』系統是保證飛船在運行過程中及時檢測並排除故障、保證航天員安全不可缺少的系統。以黃文虎院士為首的哈工大動力學與控制研究所,提出了采用『天地一體化』設計思想的飛船『故障診斷』系統的可行性論證方案,包括故障檢測、診斷、隔離和恢復4個過程。飛船上天以後,地面有一個與在軌飛船同步運行的模擬『飛船』系統。,當軌道上的飛船發回的信號出現不正常時,地面指揮部通過『故障診斷』系統進行診斷,找出故障源,並在地面同步運行的『飛船』上進行驗證,確認在此故障源下復現所檢測的不正常現象,此時纔能向軌道上的飛船發送指令,按指定的措施啟動飛船上的裝置自動排除故障。整個過程不需要航天員的參與,完全目動化。

  宇航服系統:和宇航員親密接勝

  哈工大獨立研制的宇航服關節阻尼力矩機器人測試系統填補了國內空白,達到了國際領先水平。這一系統利用測量機器人的測量原理,將多維力力矩的傳感器與測量系統融為一體,可以在不改變宇航服任何結構的狀態下,模擬人類感覺,檢測服裝各關節的靈活性,然後利用三維圖形仿真技術,將整個模型的建立過程及測量過程直觀逼真地反映出來,為宇航服的設訓加工提供了可靠的參數,使宇航服的靈活性檢驗一次完成。

  航天員座椅支橕系統:為神舟解難

  哈工大材料學院張凱鋒教授等專家與北京衛星總裝廠合作,利用超塑性研究的先進技術,科學地解決了支橕椅的難題,為神舟號飛船系統技術做出了貢獻。

  航天員乘坐的支橕椅起著支持航天員睡、臥等重要活動的作用。支橕椅系統由椅盆、椅背、頭靠等3部分組成。飛船系統要求各子系統盡量減少重量並提高質量,對3個部件提出了特定的厚度指標,要求用特殊的材料按—定比例拉薄,並確保拉伸後材料厚度的均勻性。張凱鋒教授進行超塑成形氣壓自動控制的軟硬件研制工作,開發了超塑成形氣動自動控制系統,實現了零件在超塑成形時所用氣壓的智能控制。他自行研制的剛粘塑性殼有限元軟件還被用於返回艙大球底的吹制控制研究。同時,他還開發了超塑成形厚度分布控制技術,解決了大球底等部件的厚度不均勻的難題。

  海上應急浮囊系統:為神舟返回做好准備

  由哈工大航天學院復合材料研究所研制的海上應急浮囊系統,也是神舟號飛行試驗考察的子系統之一。該系統是當返回艙應急返回到海上時,為返回艙提供穩定作用。復合材料研究所提出了創新的結構設計方案,采用了新型的材料和工藝,保證了浮囊系統在工藝和技術上的可行性、可靠性,而且易於操作、包裝運輸方便。