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航天科技四院4大产品 护航天和核心舱

来源:  科技日报       作者:付毅飞 崔爽      发布时间:2021-4-30 17:31  |  

4月29日,在海南文昌发射中心,“长征五号B”运载火箭顺利将空间站“天和号”核心舱送往太空,完成了我国载人航天工程“三步走”战略最重要的一环。航天科技四院研制的消氢点火装置、43所C/C密封环产品伴随“长征五号B”再次出征,三大传感器产品、橡胶密封件等产品为空间站核心舱全力护航。

六维力传感器 精准的“触觉神经”让“中国臂”炫舞太空

此次长征五号B遥二运载火箭搭载的空间站天和核心舱配备了一条强大的机械臂——天和机械臂,主要承担着舱段转位、悬停飞行器捕获和辅助对接、舱外货物搬运、航天员出舱活动、舱外状态检查以及空间环境试验平台照料等重要任务。

四院44研究所自主研制的末端执行器六维力传感器、一维力传感器和关节一维力矩传感器三款传感器产品作为天和机械臂重要的传感测量元件,为这条“中国臂”在太空的自由炫舞提供了坚强保障。

六维力传感器是三款传感器中结构最为复杂、研制难度最大的一款,它被应用在机械臂主传力路径上,串联于末端执行器和腕部关节之间,能够同时测量三个方向上的力分量和转动时的力矩分量;一维力传感器主要负责机械臂末端执行器在实施目标抓取和拖动功能时,对拖动力进行监测;一维力矩传感器则用于感知机械臂关节转动时所承载的力矩,实现整臂的柔顺控制。

三款传感器产品作为机械臂进行伸缩、扭转、抓握和拖动等动作时各关键部位的测力元件,就像机械臂的“触觉神经”,能够实时将力学参量反馈至机械臂的“大脑”,为机械臂实现精准控制提供重要依据,使机械臂具备强大的自由运动能力。

核心舱密封件 严丝合缝筑牢太空家园

42所承担研制的空间站核心舱结构与机构的密封件研制,用于保障空间站、货运飞船、载人飞船结构与机构的密封,防止舱外的辐照、真空等空间环境对舱内的影响,确保航天员的生命安全和舱内仪器仪表的正常运行。研制的两种空间级密封材料,具有良好的空间环境适应性,材料的耐真空性能、耐紫外线和带电粒子辐照性能、耐空间原子氧性能和耐空间综合环境性能,均达到国外同类材料水平;材料毒性和污染性满足空间飞行器卫生学标准的要求,使用长寿命、可靠性高,已通过了飞船、天宫等多次空间飞行试验考核。

消氢点火装置 点燃“胖五”第一把火

“长征五号B”在发动机点火前会向发射平台周围环境排放低温氢气。这些氢气与空气混合形成的可燃气团在浓度达到一定范围时,一旦遇到静电或明火就会产生爆炸或爆轰,不仅损坏发射场的设备和设施,甚至会导致星箭俱毁的严重后果。

42所研制生产的“长征五号B”排氢燃烧系统点火装置,可以在火箭氢氧发动机工作前2-3秒内点燃火箭发射的“第一把火”,利用燃烧产生的高温、高速燃气金属粒子流,来消除火箭发射前排出的大量低温氢气,以保证运载火箭发射的安全性。

该装置具有高安全性、高可靠性的特点。采用了高安全性的药剂材料和先进的精确控制技术,确保能够“准时、准确”的点火,待消除氢气后又能及时“熄火”。更为人称道的是,该装置实施双层保护设计,不仅能承受运载火箭点火时产生的高热流冲击,而且具有防爆功能,能避免装置万一实效可能发生的人员伤亡、设备损毁等安全事故。

C/C密封环 小部件让大火箭输出强动力

“密封环尺寸虽小,但作用很大,主要为大推力、高压补燃液氧/煤油发动机创造严密的密封环境,确保发动机能够输出充沛动力。”C/C密封环产品总师李瑞珍指出,密封环需在高低温、高压、高速旋转条件下工作,要求具有自润滑特性且耐磨损性能,项目团队先后突破了多组元复合结构设计、分层次碳化封孔技术、多性能目标协同热处理工艺等关键技术,最终研制出符合高强耐磨低渗透C/C密封材料。

C/C密封环产品研制历程并非一帆风顺,一批产品至少需要6个月的精心培育,与大型产品使用的喉衬几乎一样都要经过数十道工序的洗礼。回想起长五B首飞任务,李瑞珍印象深刻。当时正值年关,设计方提出了提高材料肖氏硬度指标的要求。作为型号总师,李瑞珍从过完年开始,就带领团队成员,着手定试验件、加工工装、优化工艺,形成整个试验方案。

(编辑:于思洋

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