精雕细琢,造就“大个子”问天实验舱
北京日报客户端 | 记者 刘苏雅 通讯员 张霞 樊晓霞 李彩玲 陈袁 王天明

2022-07-24 16:23 语音播报

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2022年7月24日,中国空间站问天实验舱成功发射。问天实验舱舱体总长17.9米,直径4.2米,发射重量23吨,比天和核心舱更“强”更“壮”。制造这样的“大个子”,对研发团队是个极大的考验。航天科技集团五院529厂是我国卫星、飞船的重要研制基地,也是空间站舱段结构的主要研制单位,工艺技术人员创新突破工艺瓶颈,研发系列关键技术,保证问天实验舱按节点高质量交付。

问天实验舱气闸舱肩负着长寿命及多种设备安装的使命,对重要承力结构件的要求很高,需采用承力能力更高的内外双筋壁板结构。外筋在外面,看得见、好操作;内筋在圆柱面内部,不仅不好操作,还要浑然一体、要求很高。经过反复分析测试,工艺人员提出设计这样一种模具:先分、再拼,装配时避让开内筋位置,再进行产品的压弯成形,并得出了优化的压弯成形轨迹,设定了合理的成形路径和压弯工艺参数。模具搞出来了,工艺参数有了,内外双筋壁板顺利实现了精密成形,满足了设计需求。

问天实验舱中的工作舱舱段近10米长,是我国目前为止最大的载人密封航天器舱体,但这样的“大块头”,也让舱体结构上的精密接口尺寸受温度的影响被放大,导致舱外72个设备支架装调过程中测量误差大。而舱体研制所在的厂房难以长时间保证恒定温度环境,于是研制人员依靠数学矩阵计算原理,提出了虚拟恒温测量方法,变大尺寸调测为小范围精测,成功为问天实验舱雕琢出精准的外形,保证了支架装配的高精度。

“大个子”也会碰到小困难。问天实验舱的出舱舱门,其门框由焊接工艺连接,是典型的空间曲线焊缝,要求焊接变形小、质量高,以便于后续安装舱门时的顺畅和航天员在空间站中使用便利。

从平面到空间、从直线变曲线,焊接难度也呈指数级增加,对于此类空间曲线焊缝的焊接,在以往型号研制过程中均采用手工的方式来完成。但问天实验舱产品焊接厚度增加到了5毫米,如果一层一层手工焊接,热量输入大、产品尺寸不易把握,焊接后的结构应力大,无法满足空间站长期在轨运行的高可靠要求。只有一条路可走——空间曲线自动化焊接。

研制人员夜以继日攻关、测试,设计了可柔性变化的焊接工装,以柔化刚、借力打力,既满足了自动化焊接的功能,又保证了空间曲线轨迹的可靠连接,顺利完成了密封舱舱门门框的焊接,各项指标均满足设计要求。


编辑:孟紫薇

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