東北網9月27日訊 神舟七號飛船上除了有從黑龍江走出的航天員以外,還有很多出自哈爾濱工業大學的核心技術。
國產艙外航天服
航天員出艙行走要靠航天服,與此同時航天服要能夠承受相當大的內、外力,因此在設計航天服時,對結構整體性和輕量化提出了苛刻的要求,航天服中各種結構件都要求盡量減少焊縫,避免焊接質量問題影響整體可靠性,還要在保證強度要求的基礎上盡量薄,以便減輕重量。針對這些特點和要求哈工大在世界上首次采用內高壓成形整體零件,標志著我國在航天服金屬結構制造技術方面處於世界領先地位。
在航天服中,形狀復雜的空心薄壁零件是一個難題。這些零件是采用鋁合金材料制造,由於零件軸線根據航天員身體結構的變化設計,同時零件的截面形狀根據強度和功能要求而復雜多變,因此制造難度很大。
航天服金屬結構航天研制單位向哈工大長江學者苑世劍教授領導的課題組提出這一難題,課題組采用多年潛心研究的內高壓成形技術來攻克這些復雜零件的制造難題。內高壓成形最大特點是可以一次整體成形沿軸線有截面變化的彎曲軸線復雜管件,哈工大在內高壓成形領域開展了近10年的研究,成為該領域世界三大研究基地之一。
航天服風管等零件都是彎曲軸線零件,截面形狀有多邊形、跑道型等,根據經驗,這樣的零件必須通過彎曲、預成形和內高壓成形三個工序來制造。由於載人航天工程進度緊迫,哈工大內高壓成形課題組在計算機仿真分析的基礎上,很快找到了合理的彎曲軸線形狀和預成形件形狀,研制的彎曲模具一次試制就滿足要求,同時攻克了工藝等加工難題,獲得了理想的預成形形狀,保證了內高壓成形件的壁厚要求和尺寸精度,與航天研制單位合作完成了零件初樣到正樣的測試工作,確定為正式產品,確保了載人航天工程的進程。
我國在世界上首次采用內高壓成形整體零件,標志著我國在航天服金屬結構制造技術方面處於世界領先地位。
艙外航天服試驗艙
『艙外航天服低壓試驗艙』能夠在地面模擬出一個高真空、超低溫的空間環境。『艙外航天服』在組裝制造的各個階段,要無數次地進行空間環境試驗,太空出艙航天員也要多次身著艙外航天服進入空間環境模擬設備進行試驗和訓練。
哈工大特種容器設計與制造研究所在2006年9月承擔了艙外航天服低壓試驗艙的制造任務。在11個月的工程期間,王若維總指揮帶領項目組克服了容器在工廠整體制造、超大部件公路運輸、快開大門設計制造、現場特殊位置整體吊裝等難題。2007年8月經建設單位和使用單位驗收合格後交付給中國航天員科研訓練中心投入使用。
我國自主研制的『艙外航天服』多次在『艙外航天服低壓試驗艙』中試驗,航天員教官的試訓和航天員的試訓已經完成。
該設備按期完成,為我國『艙外航天服』的研制和『神舟七號』航天員的空間環境試驗和地面著裝訓練作出了重要貢獻。
出艙用反光鏡體
航天員『出艙用反光鏡體』項目,是一項用於神七出艙航天員身上的關鍵性技術,專業人士把它稱為『放大的眼睛』,航天員行走在太空,能清楚地看清美麗的太空。為了攻克這項技術,哈工大金屬基復合材料與工程研究所經過上千次的實驗,終於研制成功。
據了解,反光鏡體與彈性腕帶配合,可以方便地套系在使用者的手腕部分,供航天員觀察面窗視野之外的物體,對於航天員順利完成出艙活動有著重要的輔助作用。哈工大金屬基復合材料與工程研究所在所長武高輝教授帶領下組成了攻關及生產小組,進行了百日奮戰,在材料學院相關單位及教師的大力協同幫助下,先後試驗、驗證並篩選了兩種技術方案,逐次攻破了材料的設計制備和後處理、反光鏡體的加工、鏡面表面處理等關鍵技術難題,最終在規定時間內,完成了該項目的研制生產任務。該類鏡體材料為世界首次采用,反光率及鏡體的尺寸穩定性超過了美、俄的同類產品,達到了世界先進水平。
失重訓練模擬水槽
如何讓航天員在地面找到外太空失重的感覺,如何讓航天員能夠模擬外太空真實的環境中進行訓練,以達到適應外太空的行走的能力———由哈工大研制負責承建的『模擬失重訓練水槽』在地面上建造了一個近似真實的外太空環境。
航天員『地面失重訓練用模擬失重訓練水槽』,是航天員太空出艙活動及長期有人駐守的空間站航天員在地面進行模擬失重訓練用的重要和必要設備。太空出艙活動的航天員經失重水槽訓練後,能完全掌握在太空失重環境下,進出空間站和飛船軌道艙以及在艙外活動、工作的技能。目前,哈工大承建的『模擬失重訓練水槽』槽體,為『神舟七號』任務的完成奠定了堅實的基礎,為我國載人航天工程的二期任務作出了重要貢獻。
哈工大特種容器設計與制造研究所承擔的『模擬失重訓練水槽』由馮吉纔任總工程師,張凱峰任副總工程師,王若維任總指揮。2006年11月開始施工准備,2006年12月工程材料陸續進入施工現場開始工程建設。建設過程中,項目工程指揮部帶領現場施工隊伍克服了大量難以想象的現場施工和工程技術難題,根據建設單位和『神舟七號』任務節點的要求,2007年8月成功地完成了水槽槽體的注水檢測試驗,2007年10月經建設單位和使用單位對『中性浮力水槽』全面驗收合格,正式交付給中國航天員科研訓練中心使用。
據了解,項目組在這次施工中還突破了以下技術難題:大尺寸薄壁筒體的焊接和安裝技術;大尺寸大厚度照明窗、觀察窗法蘭和薄壁水槽筒體的焊接技術;大尺寸大厚度照明窗用石英玻璃的毛坯制造和視窗體精加工及安裝技術;大尺寸照明窗、觀察窗水下密封方案和安裝技術;現場施工材料采購、部件外協加工、施工計劃組織落實、安全施工組織落實等。