有效上行容積增加、遙控設備升級,神舟飛船上有新變化

4月24日,神舟二十號載人飛船搭載長征二號F運載火箭奔向太空,3名航天員將與神舟十九號乘組完成“太空會師”,並進行在軌輪換。

本次發射是中國空間站應用與發展階段的第5次載人發射任務。記者獲悉,我國空間站工程使用的空間站各艙段、載人飛船、貨運飛船、中繼衛星均由航天科技集團研製,工程其他分系統也有航天科技集團所屬相關單位參與。

有效上行容積增加20%,天地往返運輸能力再提升

針對空間站常態化運營需求,神舟二十號載人飛船對軌道艙佈局進行深度優化,通過精細化設備佈局和貨包固定方案創新,在保證結構安全性的前提下,有效上行容積增加20%,提升艙內空間利用率。

“每次任務我們都在佈局上盡力調整,儘可能多攜帶物品,爲空間站和航天員服務。”航天科技集團五院楊海峰表示,與貨運飛船相比,神舟飛船的運載能力雖小,但其靈活性和對較短保質期物資的適應性優勢明顯,改進後的飛船既可搭載更多短期消耗品滿足航天員在軌需求,也能運輸精密試驗載荷,提高單次任務物資運輸效率。

新一代自動化上料激光切割系統提供穩定產能支撐

爲築牢神舟飛天質量屏障,航天科技集團五院529廠以數字化轉型爲引擎,在神舟飛船研製過程中充分運用數字化技術手段,貫穿設計、製造、裝配全流程,以“數據鏈”驅動“工藝鏈”,保證了產品精密度和可靠性。

神舟飛船的艙壁是保障航天員安全的生命屏障,必須在實現毫米級鋁合金薄壁極致輕量化的同時,確保在超重發射載荷下的結構完整性。這就要求薄壁件既能滿足減重要求,又能承載複雜力學考驗,將金屬板材加工精度推向新高度。

空間站建造任務以來,神舟飛船艙壁類的薄壁結構件需求激增,傳統激光切割設備依賴人工上料、手動排產,切割效率受限,操作人員手動換料勞動強度大。爲進一步提升生產效率,研製團隊通過調研論證,使用新一代自動化上料激光切割系統,通過MES系統直連生產計劃,實現從任務排產、智能套料到程序下發的全鏈路自動化,單臺設備生產效率達到原有生產效率的4倍,爲高密度發射任務提供穩定的產能支撐。

2臺機器人組成管路機器人裝配系統,減少搭組夾時間

在神舟飛船研製過程中,管路系統作爲維持燃料輸送、熱控循環與氣體供給的生命線,需要在高度緊湊的艙內空間實現複雜的三維空間佈局,即便單個接頭存在微小偏差,也可能引發介質泄漏或壓力波動。這就對管路裝配精度、排列方式提出了更高要求。

記者從航天科技集團五院529廠獲悉,面對航天器艙段內異形曲面佈局、多約束空間干涉等裝配難題,研製團隊針對管路組件焊裝前裝配場景設計機器人定位管路連接件角度和位置的方案,用2臺機器人組成管路機器人裝配系統,由機器人夾持管路接頭,對管路設計模型中端點理論位置進行實際復現,實現對管路組件的高效率、高精度預裝配。原來人工搭組夾需要3小時,採用這一系統後,只需10分鐘便可完成。

同時配合自主研發的自定心快速定位工裝,該廠實現了管路組件原位自動化焊接,管路焊裝效率和裝配精度質量得到大幅度提升。神舟飛船研製的數字化轉型實踐,標誌着航天製造從“經驗固化”到“知識進化”的跨越。

現場總裝首次引入智能化檢測設備與高精度裝配工藝

在神舟二十號發射任務中,航天科技集團四院7416廠參與了火箭逃逸救生系統動力裝置產品的生產製造任務,爲航天員提供安全服務保障。相較之前的產品,該廠在提高安全性、可靠性等方面進行了26項技術狀態更新和完善。

此次現場總裝過程首次引入智能化檢測設備與高精度裝配工藝,在火工品測試安全性、數據測量精確度及系統可靠性等方面取得突破進展。據瞭解,逃逸系統的高標準要求發動機產品能夠經受各種惡劣環境的考驗,並在力學、能量、燃燒性能等方面具有高可靠性。

產品總裝過程涉及衆多精密組件融合,任何細微差錯都可能導致嚴重後果,該廠負責工藝技術的王文博介紹,“新設備新工藝不僅能捕捉傳統手段無法識別的微量變化,還能通過智能化手段預判潛在風險,相當於爲裝配加了‘雙保險’”。此外,總裝過程實施鏡頭追溯機制,通過攝像系統記錄宏觀裝配流程,同時捕捉關鍵部件的微觀狀態變化。

遙控設備升級,升級後產品重量約爲原先的42%

在載人飛船任務中,測控通信產品扮演着至關重要的角色,確保航天器在任務執行過程中的狀態可控,並且能夠準確監測航天器的飛行狀態,保證任務順利進行,其可靠性和穩定性是保障航天任務成功的關鍵。

遙控、遙測設備是神舟飛船駛向中國空間站的關鍵產品,雖不像話音和圖像產品“有聲有色”,但其作爲最傳統的飛行器測控手段,在飛行任務中的地位從未改變。記者從航天科技集團八院804所獲悉,遙控設備主要負責解析地面上行的控制命令,就像牽在神舟飛船上的“風箏線”,控制飛船的“動作”。遙測設備將載人飛船上所有的遙測信息採集下來併發送到地面中心,是載人飛船的“晴雨表”。簡單來說,遙控設備負責地面上行控制,遙測設備負責下行地面監測。

爲了進一步優化產品佔用的型號資源,提高可靠性,遙控設備在本次任務中進行了升級,採用反熔絲FPGA替代原有分立邏輯器件的方案,大大縮減了產品的體積和重量,升級後產品重量約爲原先的42%,同時消除設備內一些單點風險,進一步提高可靠性。

58臺發動機爲飛船提供動力

記者瞭解到,長征二號F遙二十運載火箭芯一級、芯二級以及助推器所使用的發動機均由航天科技集團六院研製。在此次發射任務中,六院爲長征二號F運載火箭與神舟二十號飛船研製交付了共58臺主推進及姿軌控發動機,以及熱控分系統和生命保障系統泵閥等關鍵設備。

據介紹,這些設備如同飛船的“心臟”與“動脈”,爲飛船提供源源不斷的動力,確保其在浩瀚宇宙中按照預定軌道飛行、完成各項複雜任務。

在技術創新方面,該院加大研發投入,積極開展前沿技術研究。通過採用新型耐高溫、高強度材料,提升發動機關鍵部件的使用壽命;通過先進的燃燒組織方式和控制技術,有效提高了發動機燃燒的穩定性,減少了燃燒過程中的不穩定因素,進一步提升了發動機的性能和可靠性。

新京報記者 張建林

編輯 白爽 校對 陳荻雁