“天宮”邀“神舟” 太空寫傳奇
時間：2011-09-30 12:02 來源：人民網
“天宮一號”目標飛行器發射升空之後，將正式邀請“神舟八號”上天“約會”，二者將在空間實現交會對接，來一次浪漫的太空“擁抱”。
作為我國航太領域重要研究所，中國航太科技集團公司四院42所除承擔“神八”逃逸系統發動機動力源、飛船所有密封件的研製生產任務外，還為“天宮”專門量身定做了全套的密封件，伴隨天宮與飛船實現完美的交會對接等各階段目標。
再緣“飛天”夢想
早在上世紀90年代，42所就曾開展了“863計劃”課題空間飛行器動靜密封材料研究，瞄準我國空間飛行器的發展方向，開始了空間密封材料的探索研究。
從神舟一號飛船的密封件項目競標成功開始，該所憑藉著在動力助推技術和空間密封材料領域的技術優勢，承擔了從“神一”到“神七”逃逸系統發動機動力源、飛船艙體密封件和出艙航太服橡膠件的研製生產任務，先後突破了不同硬度下的材料性能、解決了特大型密封件無接頭成型的技術難點，研製的特種橡膠密封材料達到歐空局及美國宇航局標準，逃逸系統發動機動力源使火箭可靠性指標高達0.97，航太員安全性指標高達0.997，圓滿地完成歷次飛行任務，也使該所與“神舟”結下了不解之緣。
從“神一”到“神七”，從無人到載人，該所已經為飛船總體單位提供了萬餘件密封件，不僅一次性檢驗合格率100%，而且產品交付準時、品質優良等特點多次給總體單位留下了深刻的印象。
隨著“神五”、“神六”載人飛行的成功，載人航太工程順利進入到二期研製階段。由於在該工程一期中卓越成就和突出表現，總體部門將“天宮一號”目標飛行器與“神八”所有的密封研製任務再次交到了該所手中。“天宮”是未來航太員工作的空間站。在太空高速運轉的“天宮”，如何確保與飛船對接時的密封效果、如何保證空間站長期的密封功能，是課題組首先要考慮的問題。
飛行器的結構密封件是保障長期工作的空間站內部空氣環境和航太員生命安全的保護神，它的功能和作用不可小覷。太空環境複雜，要求密封件在高真空、-70℃∼+200℃環境中長期使用，又要在強紫外輻射、帶電粒子輻照和原子氧等特殊的使用環境下不產生降解、老化和龜裂，安全無毒，並始終保持可靠的密封性能，能為長期在太空工作的航太員提供生命保護。這种太空極端的空間環境，使“天宮”必須保持高度可靠的密封性能。
由於前期對相關空間材料的評估與篩選方法進行了較為系統的研究，加上在神舟系列飛船密封研製中積累了關鍵技術基礎，該所再一次啃下了這塊硬骨頭。
眾心聚智解難關
“天宮一號”所用的結構密封材料硬度更高、密封壓力更大。而橡膠材料的特性是硬度越高，反彈就越大、越脆，對密封材料的使用性能和要求就更加苛刻。針對特殊環境下的性能要求，課題組重新選擇了三組配方。
總體方也要求：為了能夠研製出我國真正自主智慧財產權的材料，不受制于外方，空間密封材料的篩選必須立足於國產、儘量選用無毒和低毒性的原材料。
因為“天宮”要長期在太空工作，所以密封材料的壽命與神舟飛船的存在顯著區別。課題組首先要解決與壽命相關的橡膠材料彈性、壓縮應力變形、耐環境以及功能助劑的調節、優化等。
針對壽命評估和複雜環境的要求，該所開展了前期的密封材料調研。
好的產品必須有好的原材料。為了確保批次間原材料性能的一致性，課題組追根溯源，對生產廠家提供的十余種原材料進行了篩選和比對，並對所有在用的原材料進行無毒試驗，如果檢驗到其中一項指標不達標，其他性能再好也不選用。而每種材料都需要幾百次的試驗進行驗證。經過反覆的平行試驗和對比試驗，課題組最終從原材料準備工序入手，確立了新的工藝方法，通過對該工藝的綜合性能優化和煉膠工藝的選擇，使不同硬度的材料性能全面達標。
有了好的膠料還得有一套好模具。“天宮”密封材料的規格與神舟最大的區別就是試件的形狀、規格不一樣，原來用於“神舟”的工裝模具均不能用於“天宮”。這就意味著需要為“天宮”再量身定做一套模具。
“天宮”密封件規格達20多種，大的密封圈有1米多，最小的有十幾毫米，而且有些形狀在神舟系列飛船中從未涉及。設計人員集全體智慧，廣開言路，結合神舟系列飛船密封件模具設計的豐富經驗，在考驗面前，課題組裏的工藝專家們巧手慧心，大膽創新，整合機械加工工藝方面的優勢資源，確保了“天宮”20多種模具設計的一次到位。模具設計完後，就需要加工模具。由於模具的尺寸精度要求高，超差範圍僅僅只有0.01毫米，為了使模具更能滿足生產中所控制的精度，設計人員與工藝人員一起反覆地對新模具進行升溫試模、硫化裝料。經過幾個來回的修改加工，功夫不負有心人，一整套“天宮”密封件的模具整整齊齊地排在了課題組面前。
助“天宮”探夢太空
由於時間緊、任務重，加上需要評估的環境因素多，需要該所提供幾百件試樣件交給總體部進行不同的模擬環境試驗。
任務剛好趕在八九月份，這時天氣異常炎熱。由於密封材料的試製必須在無塵、潔凈的工房內完成，房間內不能安裝空調，加上硫化機160℃的高溫，課題組人員揮汗如雨，既要防止燙傷，還要將重達四五百斤重的模具來回升溫、裝料、卸料、起模、出樣，不斷反覆地進行十幾次。
“我們生產的試件必須確保一點缺陷都不能有。”有著“隋一刀”之稱的課題組工藝人員隋琦，是試件整形專家。他拿起一個試件，先要對表面的光潔度、平整度進行目測，不能有一丁點雜質，不能有一絲一毫的氣泡。之後，他還要進行修邊處理。這可是個細緻活，不是一般人能夠兼任，既要靈巧掌握握刀的力度與角度，還要有一套獨具匠心與特色的處理工藝，既要確保試件的光潔與平整，還要確保尺寸的精準。
從最初潛心摸索膠料配方研製，到獨具匠心設計工裝模具，再到巧手慧手加工試件，經過課題組的刻苦攻關，該所為總體方提供的高性能密封樣件分別進行了高真空、紫外輻照、粒子輻照、原子氧和空間綜合環境等試驗，與國內其他單位研製的6種同類材料及俄羅斯研製的產品一起進行綜合性能比較和壽命評估。結果表明：42所研製的密封材料，經第三方評估綜合指數排名第一，超過俄羅斯同類材料，材料壽命超過30年，各項性能滿足設計要求。從2007年開始到2010年3月，該所順利地完成了20種規格、數千件產品的生產，按時把產品交付給總體單位。（席玲）
編輯:陳寧
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