八院控制所承担的对接机构分系统技术攻关侧记

文章来源:中国航天报 发布时间:2017-04-28

天舟一号货运飞船要完成我国首次“太空加油”,必须依赖由中国航天科技集团公司八院研制的对接机构分系统。该系统为在轨补加提供了平台。而为完成这一使命,研制团队对天舟一号对接机构进行了全新升级。

对接精度提高1倍

2011年,天宫一号目标飞行器和神舟八号载人飞船开展了我国首次空间交会对接任务。对此,媒体有一个形象的比喻:目标飞行器和载人飞船的空间交会对接,就好比在茫茫大海中穿针引线。然而,此次包含有液体推进剂补加技术的空间交会对接,要求对接精度提高1倍。

“接到液体推进剂在轨补加要求的精度指标后,我们着实苦恼了一阵,”八院对接机构主任设计师邱华勇说,“为大幅度提升对接精度,我们要通过导向板、机构和导向销套三个措施来进行校正,以保证精准插合。”

航天设计师没有被这块“硬骨头”吓倒。他们决定,在已经生产好的对接机构产品上增加液路浮动断接器及补加管路的安装接口,每一个操作他们都小心谨慎。

“我们先在初样产品上进行改装验证,采用大量的力学、热控等仿真和地面试验验证。试验证明,我们的对接机构产品质量过关、可靠性非常高。”说到这里,一直从事天宫二号对接机构研制工作的副主任设计师丁立超非常自豪。

对得上,也要分得开

对接机构不仅要确保液路补加能够高精度地对上,还要确保能够百分之百分得开。“就好像钢笔和笔帽的关系,若笔帽卡得过紧,有可能拔不下来了。”邱华勇顺手拿起桌上的一支钢笔,用笔帽和笔身比喻说。

正常情况下,并不存在分不开的情况,但万一出现意外,对接机构系统如何显神通呢?

丁立超介绍说:“万一出现状况,对接机构的分离推杆便开始工作。大量计算和力学试验表明,我们的分离推杆力能够克服故障状态下的力,能够确保航天器正常分离。”

补加驱动器为“太空加油”把好关

交会对接只是天舟一号任务的开始,它此行的重要使命是进行推进剂在轨补加。由八院研制的补加驱动器终迎来展示风采的舞台。

补加驱动器是在轨补加任务中的关键单机,是智能的管路控制单元。它在接收到系统指令后,控制液体管路阀门的开关,同时调节流量、流速,保证推进剂补加任务安全进行。

“在与天宫二号相伴的大半年里,补加驱动器早已熟悉了太空中的工作环境,并多次开展了在轨试验验证,只等天宫二号与天舟一号交会对接后大展拳脚。”副主任设计师丁承华说,“这是我国第一次在轨验证和实施空间飞行器燃料加注与回收技术。”

自承担载人航天工程相关任务以来,八院控制所已先后承制了载人飞船、空间实验室、货运飞船、空间站中对接机构推进分系统的控制单机研制任务,产品也从最初较为简易的绑线结构发展至多种类的层叠式结构。这一结构优化使产品体积重量减至原本的70%,为“寸土寸金”的货运飞船留出了更多运输有效载荷的空间。

如今,控制所10余人的载人航天工程研制团队,需完成20余种具有不同功能、处于不同研制阶段的控制器产品研制任务,“人少活多”成了常态。为此,型谱化工作正稳步推进。

目前,天舟系列货运飞船与神舟系列载人飞船上的控制器产品均已完成状态统一。设计人员可根据型号任务的不同选用合适的产品,已状态固化的产品可迅速投入生产,研制流程将大大优化。(胡芳芳)