“天宮”邀“神舟” 太空寫(xiě)傳奇

時(shí)間：2011-09-30 12:02　　　來(lái)源：人民網(wǎng)

　　“天宮一號”目標飛行器發(fā)射升空之后，將正式邀請“神舟八號”上天“約會(huì )”，二者將在空間實(shí)現交會(huì )對接，來(lái)一次浪漫的太空“擁抱”。

　　作為我國航天領(lǐng)域重要研究所，中國航天科技集團公司四院42所除承擔“神八”逃逸系統發(fā)動(dòng)機動(dòng)力源、飛船所有密封件的研制生產(chǎn)任務(wù)外，還為“天宮”專(zhuān)門(mén)量身定做了全套的密封件，伴隨天宮與飛船實(shí)現完美的交會(huì )對接等各階段目標。

　　再緣“飛天”夢(mèng)想

　　早在上世紀90年代，42所就曾開(kāi)展了“863計劃”課題空間飛行器動(dòng)靜密封材料研究，瞄準我國空間飛行器的發(fā)展方向，開(kāi)始了空間密封材料的探索研究。

　　從神舟一號飛船的密封件項目競標成功開(kāi)始，該所憑借著(zhù)在動(dòng)力助推技術(shù)和空間密封材料領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，承擔了從“神一”到“神七”逃逸系統發(fā)動(dòng)機動(dòng)力源、飛船艙體密封件和出艙航天服橡膠件的研制生產(chǎn)任務(wù)，先后突破了不同硬度下的材料性能、解決了特大型密封件無(wú)接頭成型的技術(shù)難點(diǎn)，研制的特種橡膠密封材料達到歐空局及美國宇航局標準，逃逸系統發(fā)動(dòng)機動(dòng)力源使火箭可靠性指標高達0.97，航天員安全性指標高達0.997，圓滿(mǎn)地完成歷次飛行任務(wù)，也使該所與“神舟”結下了不解之緣。

　　從“神一”到“神七”，從無(wú)人到載人，該所已經(jīng)為飛船總體單位提供了萬(wàn)余件密封件，不僅一次性檢驗合格率100%，而且產(chǎn)品交付準時(shí)、質(zhì)量?jì)?yōu)良等特點(diǎn)多次給總體單位留下了深刻的印象。

　　隨著(zhù)“神五”、“神六”載人飛行的成功，載人航天工程順利進(jìn)入到二期研制階段。由于在該工程一期中卓越成就和突出表現，總體部門(mén)將“天宮一號”目標飛行器與“神八”所有的密封研制任務(wù)再次交到了該所手中�！疤鞂m”是未來(lái)航天員工作的空間站。在太空高速運轉的“天宮”，如何確保與飛船對接時(shí)的密封效果、如何保證空間站長(cháng)期的密封功能，是課題組首先要考慮的問(wèn)題。

　　飛行器的結構密封件是保障長(cháng)期工作的空間站內部空氣環(huán)境和航天員生命安全的保護神，它的功能和作用不可小覷。太空環(huán)境復雜，要求密封件在高真空、-70℃～+200℃環(huán)境中長(cháng)期使用，又要在強紫外輻射、帶電粒子輻照和原子氧等特殊的使用環(huán)境下不產(chǎn)生降解、老化和龜裂，安全無(wú)毒，并始終保持可靠的密封性能，能為長(cháng)期在太空工作的航天員提供生命保護。這種太空極端的空間環(huán)境，使“天宮”必須保持高度可靠的密封性能。

　　由于前期對相關(guān)空間材料的評估與篩選方法進(jìn)行了較為系統的研究，加上在神舟系列飛船密封研制中積累了關(guān)鍵技術(shù)基礎，該所再一次啃下了這塊硬骨頭。

　　眾心聚智解難關(guān)

　　“天宮一號”所用的結構密封材料硬度更高、密封壓力更大。而橡膠材料的特性是硬度越高，反彈就越大、越脆，對密封材料的使用性能和要求就更加苛刻。針對特殊環(huán)境下的性能要求，課題組重新選擇了三組配方。

　　總體方也要求：為了能夠研制出我國真正自主知識產(chǎn)權的材料，不受制于外方，空間密封材料的篩選必須立足于國產(chǎn)、盡量選用無(wú)毒和低毒性的原材料。

　　因為“天宮”要長(cháng)期在太空工作，所以密封材料的壽命與神舟飛船的存在顯著(zhù)區別。課題組首先要解決與壽命相關(guān)的橡膠材料彈性、壓縮應力變形、耐環(huán)境以及功能助劑的調節、優(yōu)化等。

　　針對壽命評估和復雜環(huán)境的要求，該所開(kāi)展了前期的密封材料調研。

　　好的產(chǎn)品必須有好的原材料。為了確保批次間原材料性能的一致性，課題組追根溯源，對生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的十余種原材料進(jìn)行了篩選和比對，并對所有在用的原材料進(jìn)行無(wú)毒試驗，如果檢驗到其中一項指標不達標，其他性能再好也不選用。而每種材料都需要幾百次的試驗進(jìn)行驗證。經(jīng)過(guò)反復的平行試驗和對比試驗，課題組最終從原材料準備工序入手，確立了新的工藝方法，通過(guò)對該工藝的綜合性能優(yōu)化和煉膠工藝的選擇，使不同硬度的材料性能全面達標。

　　有了好的膠料還得有一套好模具�！疤鞂m”密封材料的規格與神舟最大的區別就是試件的形狀、規格不一樣，原來(lái)用于“神舟”的工裝模具均不能用于“天宮”。這就意味著(zhù)需要為“天宮”再量身定做一套模具。

　　“天宮”密封件規格達20多種，大的密封圈有1米多，最小的有十幾毫米，而且有些形狀在神舟系列飛船中從未涉及。設計人員集全體智慧，廣開(kāi)言路，結合神舟系列飛船密封件模具設計的豐富經(jīng)驗，在考驗面前，課題組里的工藝專(zhuān)家們巧手慧心，大膽創(chuàng )新，整合機械加工工藝方面的優(yōu)勢資源，確保了“天宮”20多種模具設計的一次到位。模具設計完后，就需要加工模具。由于模具的尺寸精度要求高，超差范圍僅僅只有0.01毫米，為了使模具更能滿(mǎn)足生產(chǎn)中所控制的精度，設計人員與工藝人員一起反復地對新模具進(jìn)行升溫試模、硫化裝料。經(jīng)過(guò)幾個(gè)來(lái)回的修改加工，功夫不負有心人，一整套“天宮”密封件的模具整整齊齊地排在了課題組面前。

　　助“天宮”探夢(mèng)太空

　　由于時(shí)間緊、任務(wù)重，加上需要評估的環(huán)境因素多，需要該所提供幾百件試樣件交給總體部進(jìn)行不同的模擬環(huán)境試驗。

　　任務(wù)剛好趕在八九月份，這時(shí)天氣異常炎熱。由于密封材料的試制必須在無(wú)塵、潔凈的工房?jì)韧瓿�，房間內不能安裝空調，加上硫化機160℃的高溫，課題組人員揮汗如雨，既要防止燙傷，還要將重達四五百斤重的模具來(lái)回升溫、裝料、卸料、起模、出樣，不斷反復地進(jìn)行十幾次。

　　“我們生產(chǎn)的試件必須確保一點(diǎn)缺陷都不能有�！庇兄�(zhù)“隋一刀”之稱(chēng)的課題組工藝人員隋琦，是試件整形專(zhuān)家。他拿起一個(gè)試件，先要對表面的光潔度、平整度進(jìn)行目測，不能有一丁點(diǎn)雜質(zhì)，不能有一絲一毫的氣泡。之后，他還要進(jìn)行修邊處理。這可是個(gè)細致活，不是一般人能夠兼任，既要靈巧掌握握刀的力度與角度，還要有一套獨具匠心與特色的處理工藝，既要確保試件的光潔與平整，還要確保尺寸的精準。

　　從最初潛心摸索膠料配方研制，到獨具匠心設計工裝模具，再到巧手慧手加工試件，經(jīng)過(guò)課題組的刻苦攻關(guān)，該所為總體方提供的高性能密封樣件分別進(jìn)行了高真空、紫外輻照、粒子輻照、原子氧和空間綜合環(huán)境等試驗，與國內其他單位研制的6種同類(lèi)材料及俄羅斯研制的產(chǎn)品一起進(jìn)行綜合性能比較和壽命評估。結果表明：42所研制的密封材料，經(jīng)第三方評估綜合指數排名第一，超過(guò)俄羅斯同類(lèi)材料，材料壽命超過(guò)30年，各項性能滿(mǎn)足設計要求。從2007年開(kāi)始到2010年3月，該所順利地完成了20種規格、數千件產(chǎn)品的生產(chǎn)，按時(shí)把產(chǎn)品交付給總體單位。（席玲）

編輯:陳寧