看哈工大航天人 多项技术有力支撑对接和发射

来源:黑龙江新闻网编辑:杨焯兰发布时间:2021-06-18 查看数0

生活报讯 (记者吕晓艳) 北京时间6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,并顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。

据中国载人航天工程办公室消息,神舟十二号载人飞船入轨后顺利完成入轨状态设置,于北京时间2021年6月17日15时54分,采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口,与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱(船)组合体,整个交会对接过程历时约6.5小时。这是天和核心舱发射入轨后,首次与载人飞船进行的交会对接。哈工大多项技术有力支撑此次对接和发射任务。

这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务,也是空间站阶段的首次载人飞行任务。组合体飞行期间,航天员将进驻天和核心舱,完成为期3个月的在轨驻留,开展机械臂操作、出舱活动等工作,验证航天员长期在轨驻留、再生生保等一系列关键技术。

空间对接机构

实现飞船与目标飞行器的锁紧与解锁

空间交会对接是现代航天器长期在轨运行期间不可缺少的操作,是载人航天活动三大基本技术之一。空间对接机构是实现空间飞行器间在轨的机械连接、建立航天器联合飞行的组合体和安全分离的系统。

从2011年神舟八号飞船与天宫一号进行首次空间对接任务开始,到此次神舟十二号与天和核心舱的交会对接,我国已经成功实施5次载人飞船的空间对接任务。这背后,始终有来自哈工大材料学院王浪平教授团队的技术支持。

空间对接机构由若干套装置实现飞船与目标飞行器的锁紧与解锁,锁紧过程其偏心轴等零件表面承受的应力接近材料极限。为了保证对接机构的工作可靠性,要求零件在保持微米级加工精度的同时,其表面获得超高硬度、低摩擦系数和防冷焊等性能。由于结构材料无法满足这一性能要求,必须采用表面强化技术来提升零件表面性能。然而,采用传统表面强化技术来处理这些零件时,存在零件尺寸超差、表面脆化等重大技术难题,导致这些零件的表面强化一度成为空间对接机构研制的核心技术瓶颈之一。

离子注入与沉积技术

攻克空间对接机构核心零件的表面强化难题

王浪平教授团队采用离子注入与沉积技术实现了硬度与成分双梯度过渡复合表面强化层的制备,获得了太空环境下的高抗磨损、自润滑和防冷焊等性能,从而攻克了空间对接机构核心零件的表面强化难题,并研制了离子注入与沉积工业化装备,为空间对接机构上50余个核心零件的表面强化提供了设备条件,实现了关键技术的自主可控,保障了神舟八号到神舟十二号飞船与目标飞行器的可靠对接,并被航天八院授予“首次空间对接任务优秀协作单位”。

由于该团队在上述技术方面所取得的重要突破,团队研究成果多次获得国家级科研奖励,研究成果除应用到神舟系列载人飞船之外,在天舟系列货运飞船、北斗导航系统、天和核心舱等国家重大工程型号中也起到重要的支撑作用。

集约化模拟试验装置

解决大质量飞行器对接过程难题

哈工大机电学院赵杰教授团队研制的空间对接机构地面测试系列装备,近二十余年来服务于上海航天技术研究院,在对接机构样机研制、定型考核、发射前校验等过程中发挥了不可替代的作用,圆满完成了空间对接机构研制各阶段的地面测试,确保我国载人航天工程中历次空间对接任务的万无一失。

赵杰教授团队首创对接过程瞬时动能等效的集约化模拟试验装置,解决了大质量飞行器对接过程全尺寸、高逼真模拟的工程化难题;发明的精确复现对接复杂运动序列的超大行程六自由度混联机构,解决了空间对接机构多自由度相对位置、速度准确模拟的难题;发明的综合能量补偿、时序判别和动态校正的对接机构动态测试技术,确保了极限环境下动态性能测试的准确性、时序性、快速性;发明了空间对接机构全工作空间在线测量、全参数辨识与全流程评估技术,研制了智能化系列装配调试测量装备,实现了对接机构产品的批量总装、高效精调与智能测试评估。

核心舱空间机械臂

为长期空间驻留 和在轨服务提供保障

核心舱空间机械臂是我国空间站的关键设备,未来承担着宇航员出舱活动、空间站建设、使用和维护等核心任务,为我国长期空间驻留和在轨服务提供了关键装备保障。

哈工大航天学院齐乃明教授团队研制的多维、高保真零重力装调及试验的系列装备,圆满完成了核心舱机械臂总体装配和各阶段的地面测试。

齐乃明教授团队从2007年开始参与核心舱机械臂的研制,历时十余年,首创了气浮式零重力装配及试验技术,攻克了微低重力环境下大型空间装备的高精度柔性装配和高保真试验等一些列难题,完成了7自由度10米跨度的大型空间机械臂全维度、近零重力装配和高保真试验,为大型空间机械臂的研制和地面试验做出了重要贡献,有力保障了工程型号任务的顺利实施,相关成果获得2020年国家技术发明二等奖。

固体火箭发动机 喷管成型的通用技术

提升发动机喷管的质量

此外,哈工大化工与化学学院黄玉东教授团队完成了神舟系列飞船十二号逃逸系统发动机喷管扩散段关键技术的研制任务。针对喷管扩散段复合材料中纤维与树脂界面结合不均匀问题,团队发明了酚醛树脂与增强体复合过程中的界面浸渍强化新工艺及其新装备,形成了固体火箭发动机喷管成型的通用技术。采用此技术可使复合材料层间剪切强度的离散系数降低,极大提升了发动机喷管的质量可靠性和安全性,为保证航天员的生命安全奠定了坚实的基础。

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