航天科技六院801所承担天舟一号推进系统及燃料补加技术攻关侧记

文章来源:中国航天报 发布时间:2017-04-28

航天科技集团六院801所承担的天舟一号货运飞船推进及补加系统,主要提供货运飞船和组合体姿态及轨道机动所需的冲量,并为空间站、空间实验室在轨补加推进剂,以延长空间站、空间实验室在轨运行时间。

推进与补加实现一体化

过去,国内空间飞行器只存在单一的推进系统,为飞行器提供动力。货运飞船除拥有满足常规推进功能的推进系统外,还需具有为空间实验室、空间站在轨补加推进剂的补加系统,并且将二者进行一体化设计。

所谓一体化设计,即是让推进系统与补加系统连接起来,在不影响各自独立功能的前提下,实现补加系统的推进剂供应推进系统的发动机工作,推进系统的推进剂可以用于补加,从而实现推进剂的最大利用。同时,在某个系统故障时,可以通过隔离及切换,确保推进和补加功能均顺利完成。

推进和补加系统一体化设计方案目前是国内首创,801所设计团队发挥集体智慧,充分继承了神舟飞船和空间实验室的成熟设计经验,同时根据货运飞船的任务特点,完善并优化了系统设计。经各项试验验证,这种一体化设计可满足飞行任务各项功能需求。

验证加查漏确保可靠性

推进系统比较容易出现的一大故障为“漏”。为了确保飞行器顺利在轨运行,研制人员通常要对管路系统进行多次充压检漏,确保系统漏率合格。在对接及浮动断接器插合完成后,货运飞船需要自行对补加管路系统进行检漏,防止补加过程中出现泄漏,确保补加系统的安全。801所研制团队通过设计仿真及多轮地面试验验证,摸索出了检漏方法及评判指标,为在轨检漏奠定了基础。

目前,飞行器在轨补加技术只有少数几个国家掌握。801所研制团队历时10余年刻苦攻关,终于打破了国外技术封锁,突破了在轨补加技术,并通过多轮地面试验验证,确保了技术可靠性。其中,压气机及浮动断接器等均属国内首创。

货运飞船及空间实验室两个研制团队相互协作,通过全系统试车和2次地面专项试验,历时2年多,摸索出了补加系统参数、补加程序、补加管路检漏和吹除、补加流量控制、补加量测量以及补加系统故障处理方法。

太空液体吹除挑战多

在货运飞船完成对空间实验室、空间站的推进剂在轨补加后,为保持管路清洁,以便进行后续多次补加,需对补加管路里的推进剂进行吹除。同时,还要确保吹除过程中尽可能不污染飞行器表面。

在太空真空环境下吹除液体推进剂,国内尚无先例。

801所货运飞船及空间实验室两个研制团队先后进行了多轮推进剂吹除试验,确定了吹除方案,包括吹除压力、吹除速率、吹除口的型面状态等,可用于在轨补加后的推进剂吹除,确保后续补加顺利进行。

承担飞船推进剂补加系统研制任务的,是801所一支年轻的团队,平均年龄32岁,他们用青春与热血续写着载人航天精神新的篇章。

10年前,曾有航天强国提出可以提供技术合作,在他们看来,“补加技术,中国人搞不出来,飞船上必须配套国外的系统”。如今,801所这帮年轻人用实际行动回应:中国人的太空加油之梦,在我们手中已经实现。(顾帅华 苗鹏)