9月20日15時10分
搭載天舟三号貨運飛船的
長征七号遙四運載火箭
在我國文昌航天發射場點火發射
約597秒後
飛船與火箭成功分離
進入預定軌道
15時22分
飛船太陽能帆闆順利展開
且工作正常
發射取得圓滿成功
天舟三号貨運飛船入軌後
順利完成入軌狀态設置
于9月20日22時08分
采用自主快速交會對接模式
成功對接于空間站天和核心艙後向端口
整個過程曆時約6.5小時
天舟三号裝載了航天員生活物資、
艙外航天服及出艙消耗品、
空間站平台物資、
部分載荷和推進劑等
與天和核心艙及天舟二号組合體
完成交會對接後
轉入三艙(船)組合體飛行狀态
在本次發射任務中
中國航天科工
研制的一系列産品和技術
再一次經受住考驗
為飛行任務的順利實施
提供了堅強保障
保障平安“飛天”
本次任務中,航天晨光研制的金屬軟管,猶如身體的“動、靜脈血管”,應用于火箭管路要害部位,可在複雜載荷和寬溫域極端環境下,将發動機燃料順暢地送入燃燒室内,為火箭提供充足動力。
二院23所研制的雷達,能在運載火箭發射上升段進行外彈道測量,為發射場指控中心實時提供精确坐标、速度等信息。研制的聲表濾波器和扼流圈不足指尖大、重量微乎其微,可在發射、升空在軌期間,為接收機、電源等關鍵部位提供通信保障服務。
二院203所充分發揮技術優勢,為發射任務研制了一系列優質晶體元器件産品,為運載火箭的發射、測控、通信以及飛船在軌飛行、交會對接、返回地面等過程提供穩定的時間頻率基準,确保航天飛行任務能夠“看得見”、“聽得清”,飛行狀态全程可控。
高端産品大顯身手
二院206所承擔了載人空間站生保環控尿處理子系統研制任務,産品已在天和核心艙上穩定運行。天舟三号搭載所需的鈣去除組件、尿過濾器組件和蒸餾廢氣處理裝置等多項配件,後續可實現空間站水資源的回收與再利用,為航天員長期駐留太空執行相關任務提供穩固保障。
航天江南群建精密提供了增速、減速用等精密齒輪等74個品種近300餘件齒輪傳動産品。航天江南航天電器研制的配電器産品,承擔電源傳輸、指令信息傳遞等任務,堪稱火箭的“血脈”通道,研制的電連接器,廣泛應用于飛船上的控推分系統、數傳載荷、供配電分系統、綜合電子分系統等。航天江南梅嶺電源為天舟三号貨運飛船發射任務配套了系列鋅銀蓄電池,為控制系統和測量系統供電,在發射任務過程中電池質量穩定,性能可靠,圓滿完成供電任務。
航天精工研制的數以萬計的高性能緊固件,在減輕飛行器重量,提高飛行器耐高低溫、抗疲勞等綜合性能方面發揮着重要作用,為“天舟三号”築就了“鋼筋鐵骨”。
河南航天695廠承擔了飛船姿控系統的高壓自鎖閥、電磁拖動機構等多種關鍵零部件的研制任務。其中,高壓自鎖閥可看作室控制火箭“運動神經”的開關,可根據制導指令保障變軌、調姿,實現精準控制。電磁拖動機構能克服氣流等外力因素影響,在飛行器交會對接時發揮關鍵作用。
别具匠心打造航天品質
随着空間站建設的加快,産品需求也随之增加。航天科工大力弘揚“兩彈一星”精神和載人航天精神,自立自強、創新超越,牢固樹立全員“零缺陷”質量意識,确保交付産品質量過硬。
航天江南航天電器林泉電機研制的熱控風機、氣體采樣泵等設備,能保障密封部分儀器設備的散熱和人區環境的舒适性、确保艙内氣體安全。通過運用新材料、增加防護罩、解決電磁兼容、更改禁限工藝等對産品不斷進行優化改進,大大地降低了質量問題的發生。
三院33所研制的石英撓性加速度計能在太空微重力環境下提供精準的加速度測量,幫助飛行器精準調姿。為了做到全過程的精細化,研制團隊充分利用各類數字化、影像化的手段讓設計加工過程幾乎完全“透明”、各個環節全面受控。根據任務要求設置産品生産過程中的強制檢驗點,借助外腦對模型系數的重複性等關鍵指标交叉把關,将人為因素帶來的疏漏降至最低。
01
“天眼”護“天三”
由二院23所研制的兩部固定式脈沖測量雷達,是觀測的第一雙“眼”。這兩部測量雷達主要用于運載火箭發射上升段的外彈道測量,為發射場指控中心實時提供火箭距離、方位、俯仰等精确坐标信息和徑向速度數據,一旦火箭飛行出現偏移軌道的狀況,即刻就能發現。點火後的數分鐘内,雷達屏幕上一個小點跳動閃耀,畫出線條,記錄天舟三号平穩奔向大氣層。
自文昌發射場啟用以來,這兩部雷達穩妥可靠地完成了90多次測量任務。本次任務前,保障團隊前往發射場深度調整了産品狀态。9月海南仍處于台風季節,雷達天線的頂端的球形罩可以抵禦十八級台風,曾經成功經曆“百合”等台風考驗,保障雷達正常運行。
此外,在天舟三号上還有23所研制的聲表産品提供服務,這些不足指尖大,重量微乎其微的聲表濾波器和扼流圈為接收機、電源等關鍵部位提供通信保障服務。聲表濾波器用于濾除高次諧波、鏡像信息、發射漏洩信号以及各類寄生雜波等幹擾信号,保障通信清晰傳回地面。扼流圈則用于抑制因環境變化引起的設備電路電流突變,提升設備抗電磁幹擾能力,保障設備可靠性。我國90%以上的星用聲表面波濾波器都是由23所研制,聲表産品生産達到國内元器件研制的最高可靠性水平。
02
晶體元器件助力
天舟接棒升空
在天舟三号任務中,二院203所再次擔起使命,為發射任務配套了一系列優質晶體元器件産品,繼續為中國航天保駕護航!此前,這些晶體元器産品曾經受住了太空中嚴苛的環境考驗,圓滿地完成了為神舟十二号“天地一體化保障”的使命。
晶體元器件産品是空間站任務的關鍵部件,利用石英晶體的壓電效應和頻率特性,晶體元器件像脈搏一樣不停跳動,産生穩定的頻率信号,為運載火箭的發射、測控、通信以及飛船在軌飛行、交會對接、返回地面等過程提供穩定的時間頻率基準,确保航天飛行任務能夠“看得見”、“聽得清”,飛行狀态全程可控。
飛船在發射和飛行過程中溫度變化大、機械沖擊大,加上太空環境複雜,意味着對晶體元器件的可靠性和穩定性的要求相當高。同時為應對空間站任務推進過程中對頻率信号傳輸不斷提出的更高要求,203所晶體元器件團隊通過技術攻關不斷提高産品性能,每個上天的晶體元器件都通過極限環境試驗扛住了“千錘百煉”,确保産品足夠穩定可靠以滿足型号使用要求,力求空間站任務的萬無一失。
203所從神舟一号開始就承擔載人飛船的晶體元器件産品配套任務,是航天用晶體元器件的定點供應單位,也是宇航元器件PCS建設先進單位。在接到此次配套任務之後,203所再次迅速響應,積極召開動員部署大會,傳達任務的重大意義,強調從設計、生産到檢驗,人員要強化使命擔當,時刻保持敬畏之心;工作要樹立全員“零缺陷”質量意識,嚴把質量關。
203所未來也将繼續堅守初心,勇擔使命,發揮戰鬥堡壘作用,發揚航天精神,堅持技術攻關,嚴守質量紅線,以更加嚴謹的工作态度和更加飽滿的工作熱情,為中國航天提供具有更優性能指标的晶體元器件産品。
03
穩固保障
接力中國超級“淨化器”長跑
二院206所按計劃為在核心艙上穩定運行的空間站環控生保尿處理子系統提供配件,包括鈣去除組件、尿過濾器組件和蒸餾廢氣處理裝置等,繼續為航天員長期駐留太空執行相關任務提供穩固保障。
其中,鈣去除組件對所處理的尿液在軌進行脫鈣處理,保證子系統内部産品不受鈣離子結晶的影響;尿過濾器組件對子系統内部的多餘物等大顆粒物進行攔截;蒸餾廢氣處理裝置對子系統産生的蒸餾廢氣進行多效吸附和淨化,使得排入座艙内的氣體無害無味。屆時,神舟十三号航天員乘組将在軌更換環控生保尿處理子系統相關配件,保證子系統處于最佳在軌運行狀态。
尿處理子系統作為空間站環控生保分系統的重要組成部分,其作用是從尿液中提取水分,實現水資源的回收與再利用。尿處理技術是國際公認難題,是我國空間站建造的關鍵技術之一,對于我國空間站航天員在軌長期駐留,提高物質閉合度、降低資源補給具有重要意義。
環控生保尿處理子系統曾于2021年4月29日随空間站“天和”核心艙發射入軌,在神舟十二号航天員乘組進駐空間站後正式開啟在軌運營工作,截至目前,環控生保尿處理子系統産生的蒸餾水指标均滿足使用要求,産品在軌運行穩定。
04
助力天舟三号騰飛
連接天地福音
航天江南所屬航天電器貴陽産品事業部為天舟三号及長征七号運載火箭提供了多個系列連接器、配電器、微特電機、風機等産品,在本次飛行任務發揮關鍵作用。
飛船要上天,運載的火箭是關鍵,運載火箭上的配電器産品,相當于是火箭的血液循環和神經系統,散布在各個不同的艙段,電源傳輸、指令信息傳遞等都要依靠它們完成。東西雖小,作用卻大,當可稱為火箭的“血脈”通道。
作為新一代運載火箭的配套單位,航天電器為該型号任務配套了箭上産品和地面産品,包括七種單機産品和若幹電子元件産品,确保火箭“血脈”暢通,為整個系統安全可靠的運行,起到了強力保障作用。
配套箭上控制系統的三種配電器,用于接收箭上電源母線的供電信号,是控制系統的重要組成部分,配電器的正常工作為箭上設備電源供電提供保證。
某配電器是一個單面約一張A4紙大小的立方體,相比整個火箭很“渺小”。然而,在這個狹小的腔體内,卻安裝了300餘件大小各異的零部件和幾十隻數量不等的大功率繼電器、二極管、電阻等元器件,再加上600餘隻緊固件螺釘,以及合理排布并固定于殼體的連接導線,小小腔體,非常充實。
航天電器的設計師們巧妙地利用了空間分層次擺放,先用兩層安裝闆進行分隔,再将各元器件組裝到安裝闆上,使内部結構更為緊湊,同時根據線路的不同去向,将連接導線線束綁紮牢固後用線夾固定到殼體上,保證了線束的可靠性。如此一來,配電器輕松實現了體積小,能夠适應惡劣環境同時可靠性高的特點。
在地面測試設備方面,以往每個配電器都需要通過人工手動搭建平台分别進行測試,經過創新改進後,利用軟件來實現測試系統的虛拟控制面闆、控制算法、測試功能等,能夠對不同型号配電器實現一鍵自動測試,測試過程無需人為幹預,數據會自動保存在測試報表中,大大提高了測試工作的自動化和準确性。
功夫不負有心人,三款配電器從航天電器“整裝出發”,安裝在了運載火箭之上,成功助力飛船抵達空間站。
05
為天舟遠航打造
零缺陷的加速度計
“天舟三号”順利完成既定任務,作為典型的系統工程,航天器的正常運行離不開衆多分系統、組件的可靠工作,因此,我們不妨通過解剖飛船上的“功勳神器”石英撓性加速度計的研産細節,從中探尋想要的答案。
作為我國神舟、天舟、探月以及火星探測等任務的“全系标配”,三院33所研制的石英撓性加速度計可謂屢立功勳。它身量不高,卻擁有國内頂尖的性能,能夠在太空微重力環境下提供精準的加速度測量,從而幫助飛行器實時把握姿态。
在随着火箭沖出大氣層之前,33所研制的石英撓性加速度計早已成功、大量地應用在航天防務裝備中,甚至廣泛應用于航空、船舶、石油、岩土工程等諸多領域,設計和工藝已經相當成熟,可謂“成名已久”。然而,為了讓加速度計能夠在大氣層之外依然保持上佳的表現,設計人員依然在做着不懈的努力。
航天企業全員“零缺陷”質量意識中有一個觀點:成功不代表成熟,成熟不代表可靠。技術人員在為天舟打造過硬産品的過程中,堅決貫徹以預防為主的風險思維和嚴格照章辦事的規矩意識。
技術人員許中生表示:“要想做到零缺陷,就要把困難想得更多一點、問題想得更複雜一點、預案定得更全面一點、措施辦法定得更具體一點。”
以加速度計上安裝的電路為例,地面産品的電路無法确保能夠耐受太空中的輻射,有可能出現參數上的不穩定,這将對飛船的準确操控埋下不可預估的風險。技術人員堅決采取措施,确保電路絕對滿足輻射條件下的應用需求,“任何的可能性都不能被允許,這是我們的原則。”許中生表示。
此外,為了做到全過程的精細化,哪怕是塗覆用膠,甚至一小節導線等細小輔料,技術人員都事先稱重、記錄後再使用,各類數字化、影像化的手段讓天舟飛船搭載的石英撓性加速度計的設計加工過程幾乎完全“透明”,各個環節全面受控。
此外,33所還根據任務要求設置産品生産過程中的強制檢驗點,借助外腦對模型系數的重複性等關鍵指标交叉把關,将人為因素帶來的疏漏降至最低。
許中生表示:“人們總說太空中測量交會對接階段的加速度,就如同觀察用一隻螞蟻的力量去推一頭懸浮在真空環境裡的大象所産生的影響一樣,對産品的精度要求很高。其實,我們的工作也像螞蟻一樣,從各種細小的角度去觀察和思考,并把可能的不利因素一個一個地搬離。”
06
轉換思維,迎接挑戰
助力“天舟三号”成功發射
作為“天舟三号”配套單位,航天精工充分發揮航天精神,開展技術攻關解決技術難題,确保産品按期高質量交付,為保障“天舟三号”貨運飛船發射任務取得圓滿成功作出了積極貢獻。在這些發射任務的背後,總有一些默默奉獻的航天人,他們用智慧和汗水,守護着航天事業,用實際行動助力航天夢。
小物大為,挑戰與機遇并存
航天精工研制的數以萬計的高性能緊固件,在減輕飛行器重量,提高飛行器耐高低溫、抗疲勞等綜合性能方面發揮着重要作用,為“天舟三号”築就了“鋼筋鐵骨”。航天精工為“天舟三号”配套的緊固件産品主要為钛合金材料,其材料以其優異的性能廣泛應用于航天、航空領域。但在研制“天舟三号”配套産品期間,産品加工遇到了從未出現的緊急問題。
钛合金材料緊固件成型前需要進行冷镦加工工序,為更好地使冷镦加工一次成型,需要在冷镦前進行潤滑。由于傳統的钛合金材料潤滑方式已無法适用于此次型号任務配套的産品,因此,如何研制出新的潤滑方式成為擺在技術團隊面前的一道難題。為保障“天舟三号”配套産品的按時順利交付,航天精工組建臨時任務攻關小隊,聚焦此次潤滑難題展開緊張的攻關。
多次驗證,齊心誓把難關闖
任務攻關小隊首先圍繞現有潤滑方式進行統一分析,結合不同的潤滑方式,通過調整參數制定出不同的加工方案。根據方案,小組成員們又開始了多次驗證,他們緊盯現場進行數據統計,研制的每個晚上,都能在一線看到他們忙碌的身影。經過一輪又一輪的試驗論證後,任務攻關小隊發現目前的潤滑方式都達不到預期效果,“我們還有别的辦法嗎?”他們默默反問自己。
“如果改變産品潤滑方式不能達到我們的預期目标,我們為何不轉換一下思考方向,研制出新的潤滑方式呢?”任務攻關小隊成員姚遠提出了一個新想法。在提出新的方向後,任務攻關小隊多方查閱資料,利用現有設備,細究潤滑機理,經過多次嘗試,試驗出新方案。為提高準确性,任務攻關小隊又經過多次試驗,實現了每次試驗結果的一緻性滿足設計要求。這種新的潤滑方式,避免了前期傳統潤滑方式帶來的加工的風險,确保了産品的潤滑效果,保障了“天舟三号”産品的順利交付。
永不停歇,航天精神激勵我們奮勇前行
“隻要難題解決了,産品順利交付了,我們加班加點都是值得的。”“一代代航天人艱苦奮鬥的精神時刻激勵着我,我相信隻要我們攜手努力,攻克難題,定能托舉我們這代人的航天夢!”難題被攻克後,小組成員們激動的說道。其實在“天舟三号”配套産品的加工過程中,還遇到産品狀态控制、膜層質量控制、反應參數控制等難題,但是精工人不懼挑戰,攻克了一個又一個難題,充分彰顯了航天人勇攀高峰、永不止步的探索精神和甘于奉獻、以國為重的大局意識。
堅守初心,矢志不渝,近年來,航天精工全面貫徹新發展理念,扛起“國之重器”緊固件高質量發展責任,構建高端緊固件産業高質量發展新業态,為建設科技強國、航天強國貢獻更大力量。
來源:中國航天科工
文:張彤
編輯:李帥
校對:于倩
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