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海報直擊丨扶搖直上九萬里 現場揭秘神舟十二號動力系統

2021

/ 06/17
來源:

大眾網

作者:

陳嘉偉 吳軍林 解強民

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航天六院研究人員在酒泉衛星發射基地保障神舟十二號發射任務

  大眾網·海報新聞特派記者 陳嘉偉 吳軍林 解強民 甘肅酒泉報道

  北京時間2021年6月17日9時22分,搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭,在酒泉衛星發射中心點火發射。此后,神舟十二號載人飛船與火箭成功分離,進入預定軌道,順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空,飛行乘組狀態良好,發射取得圓滿成功。

  大眾網·海報新聞記者了解到,作為我國唯一集運載火箭主動力系統、軌姿控動力系統及空間飛行器推進系統研究、設計、生產、試驗為一體的專業研究院,航天科技集團第六研究院(以下簡稱航天六院)在此次載人航天工程任務中,承擔著長征二號F運載火箭與神舟十二號飛船上的各種主推力及姿軌控發動機、熱控分系統及生命保障系統泵閥等的研制任務,并配套了返回艙、推進艙兩套推進子系統和9種22臺泵閥產品。

  航天六院院長王萬軍說:“液體動力產品在載人航天等重大任務中堪當大任是六院的無上光榮,全體六院人在打造性能更加可靠、更加卓越的動力產品方面,將堅決履行好使命責任,為建設航天強國做出更大貢獻!

  精益求精 金牌動力護送航天員出征太空

  有著功勛火箭、金牌火箭之譽的長征二號F運載火箭是目前我國唯一用于載人發射的火箭型號,此前已先后護送11位航天員、5艘無人飛船、6艘載人飛船和2個空間實驗室進入太空,每一次任務都是由航天六院提供動力系統,圓滿完成了光榮而艱巨的任務。

  載人航天工程任務是一項系統工程,一次完整的載人航天飛行,需要品種各樣、功能各異、高可靠性的主發動機、助推發動機、高空發動機、姿態控制發動機和軌道轉移發動機,功能從運載火箭的主要動力裝置擴展到神舟飛船軌道的變換和修正、姿態控制,應用范圍十分廣泛。而在發射任務及后續航天員即將開展的系列科研試驗中,高質量、高穩定、高安全度的火箭發動機和空間推進系統的研制,就成了關鍵中的關鍵。

  盡管此前長征二號F運載火箭已經擁有14次發射14次成功的驕人發射紀錄,被予以“神箭”美譽。但航天六院發動機研制團隊依然秉持著“載人航天、人命關天”的理念,堅持確保高可靠性、高安全性,對在試車、飛行中曾出現的問題進行全面反復的梳理,充分開展“回想”和“預想”工作,對可能出現問題的地方進行復核復查,并做好相關預案。

  穩妥可靠 消除薄弱環節確保零隱患上天

  中國首個空間站建設特別是此次神舟十二號載人飛船發射任務,要求動力產品必須做到追求極致,盡善盡美。為提升產品可靠性,航天六院的科研人員對任何可能存在潛在隱患的環節都格外敏感,甚至是“吹毛求疵”,只要能提升一丁點可靠性,都會付出百分之百的努力。

  相對于長征二號F遙十一火箭,本次發射的遙十二火箭共有108項技術狀態變化。航天六院11所科研團隊在短時間內圍繞設計、生產、研制管理以及近年來該型發動機完成任務情況進行舉一反三的質量復查,梳理和提出改進措施。振動問題是發動機研制過程中的頑疾,一旦出現薄弱環節,就可能會給發射任務埋下隱患。為此航天六院科研團隊提出了更為嚴苛的要求,對發動機進行技術改進,消除了薄弱環節,減低了振動量級,確保發動機產品零隱患上天。

  突破傳統 創新技術手段助力發動機革新改進

  為提高生產效率及產品加工質量,航天六院7103廠利用3D打印工藝革新傳統加工方法,使得發動機可靠性進一步得到提升。在本次火箭配套發動機16項工藝狀態變化中,具有典型代表性的是發動機推力室隔板加強肋的工藝改進。加強肋是發動機隔板夾層內流通通道的關鍵構件,主要用于保證發動機的燃燒穩定性。該產品之前采用熔模精密鑄造工藝生產,受產品特殊結構限制,生產工藝流程長且復雜,配套設備多且依賴性強,使得合格率和生產效率受限。

  3D打印技術的應用實現了加強肋產品加工方法的“雙創新”:一方面實現了工藝制造技術創新,突破了傳統工藝制造難題,解決了因結構限制導致產品合格率低的問題;另一方面實現了高效、快捷、綠色的制造模式創新,突破傳統制造模式低生產效率瓶頸,解決了多種廢液、粉塵氣味等環保問題,可直接制備出形狀復雜、性能穩定的產品。相比于傳統鑄件,產品尺寸精度及穩定性更高,產品多項性能指標接近甚至超過傳統鑄件歷史最高值。

  多重保障 實現空間站時代首次載人快速交會對接

  此次“神舟十二號”載人飛船與空間站核心艙的交會對接任務,將由飛船上的推進系統完成精準定位、靠攏、調節等任務,擔負全程保駕護航的職責。除此之外,推進系統還將為飛船變軌機動、姿態調正及定向、飛船脫離飛行軌道返回地面以及飛船返回再入大氣層等提供動力。而組成載人飛船推進分系統的返回艙推進子系統和推進艙推進子系統,正是由航天六院801所負責研制。

  與以往神舟系列載人飛船不同的是,“神舟十二號”載人飛船在軌?繒r間長達3個月,為至今我國載人飛船在軌?繒r長之最。針對該任務要求,801所科研團隊為載人飛船推進分系統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,有效開展數據包絡分析和相關驗證試驗,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,以最全面的風險控制、全過程產品零缺陷以及最嚴格的密封安全措施,從設計和工藝上采取有效的風險控制措施,確保神舟十二號推進系統的可靠性和安全性。

  除此之外,科研團隊為了保證推進系統的可靠性,采取了大量的冗余設計,保證發生一次故障,推進分系統仍能照常工作;即便發生兩次故障,仍能保證航天員安全返回。

  航天六院黨委書記劉志讓說:“參與如此重要的國家重大工程任務,六院始終將‘國之大者’銘于心踐于行,用液體動力的一次又一次成功,高質量完成時代重任,以更加優異的發展成績慶祝建黨100周年!”

責任編輯:劉美顯

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