梦圆“飞天”第一步——航天科技集团四院四十二所研制出舱航天服橡胶件纪实
2008-10-22 11:30:58
来源:湖北省国防科学技术工业办公室
9月27日,随着“神七”航天员翟志刚身着“飞天”号出舱航天服顺利完成出舱任务返回飞船,我国首次航天员出舱行走圆满成功,中华民族第一次实现了自己太空漫步的梦想!
随着出舱的成功,位于湖北襄樊的航天科技集团公司四院四十二所一片沸腾。作为“神七”出舱航天服的参与研制单位,他们研制的航天服橡胶件成功经受了太空恶劣的环境考验,保证了航天员的生命安全和出舱活动。这也是四十二所继“神舟”逃逸系统和飞船密封件之后,为我国载人航天工程作出的又一贡献。
梦缘“神舟”
四十二所作为航天领域的重要科研单位,与“神舟”有着不解之缘。早在1996年,四十二所就以敏锐的专业眼光承担了国家“863”课题“空间飞行器动静密封材料”的研究任务,研制的特种橡胶密封材料达到了欧空局和美国航天局的筛选标准。1998年,在国内多家专业橡胶科研单位研制“神舟一号”飞船密封件不利的情况下,四十二所主动请缨,承担并圆满完成了研制任务。从“神一”到“神七”,四十二所先后提供了上万件飞船密封件,其性能和质量得到了飞船研制单位的高度评价。
四十二所在空间飞行器橡胶密封材料上的技术实力,最终引起了出舱航天服研制单位的关注。随着“神七”的启动,四十二所接到了一项全新的载人航天工程研制任务——“神七”出舱航天服用橡胶件的研制。
航天员身着舱外航天服出舱活动,俨然就是一个在空间运行的小卫星,必须具备独立的运行系统,要能保证航天员的气、液、电供给,保证其生存、工作和通讯。其结构复杂,技术要求十分高,更不能出现一丝漏气。橡胶件作为其中的组件,除了要满足结构上的功能,确保航天服气密性,保障航天员正常压力环境和生命安全外,还要满足航天服不同部位、不同装备的一些特殊功能的需要。作为在太空使用的橡胶材料,它和飞船密封件一样要具备防辐射、防紫外线、抗骤冷骤热等功能。除此之外,由于它更直接与航天员接触,对其安全性、可靠性要求更高。而且不同的组件因其功用的不同,对其配方性能还有着不同的要求!
与以往的飞船密封件相比,出舱服橡胶件要求更高、用途更多、性能更复杂。
太空追梦
初次接到任务,研制人员有一种无从下手的感觉。除了密封橡胶件的一些性能指标外,对于那些具有特殊用途、性能指标各异、结构形状怪异的橡胶件,大家都是第一次接触。它们的配方组分是什么?形成工艺是什么?无从知晓!完全需要从头一点一点摸索。
课题组对各类产品的性能指标进行了深入分析,根据不同的指标体系,很快确定了相应的基础配方,并在此基础上开始了大量艰苦而细致的配方调试工作。为了选择合适的组分,研制人员在上千个备选材料中不断遴选、试验,在上万个数据中反复计算、验证,苦苦探索配方的组分和参数。在硫化温度高达170℃的设备旁仔细观察,详细记录,确保原始数据详实、准确,为最终配方研制积累数据。
同样棘手的还有橡胶件的成型问题。因为品种规格多,产品形状奇特,给模具的精确设计和加工提出了极高的要求,也给产品的成型工艺、非边处理等都带来了很多难题。特别是一些手腕、关节等活动部分的动态密封件,结构、形状特异,尺寸控制极其严格,完全不同于以往“神舟”的静态密封件,要经过特殊的结构设计和制造工艺才能满足要求。
为了彻底摆脱以往的技术思路和狭隘的常规性设计,课题组集全体智慧,广开言路,大胆设想,发动了一场“头脑风暴”。那段时间,大家甚至做梦、走路都在琢磨模具和工装的模样。
功夫不负有心人!经过课题组反复试验与讨论,通过选择特殊的材料和多种成型工艺,成功解决了真空结构件的芯模精确定位的难题。
在成功经验的启发下,工艺技术人员独辟蹊径,大胆创新,自制特殊工具,采用多种成型工艺,最终解决了各类产品的成型难题和非边处理。多个系列的配方也得到总体方全面验证,整体攻关取得了突破性进展。
“飞天”梦圆
从产品进入研制阶段,到规定的产品交付节点,只有一年多时间,而常规进度至少需要两年。面对这个“不可能完成的任务”,课题组制定了一套严密的“边研制、边试验、边修改、边生产”的研制方案。
为了确保与航天服研制同步,每做出一个产品,课题组都及时送交总体方测试,根据总体设计要求进一步调试、修改。这就意味着无论是配方,还是工艺,每修改一次都要经历一轮调试。面对反复的调试、验证,课题组不厌其烦,甚至追着总体方要数据。由于双方沟通及时,反馈迅速,使得橡胶件在研制过程中得到了大量的科学检验和技术验证,技术状态和产品性能经受了各种严格考验。四十二所科研人员高度负责的精神,也深深打动了总体研制单位,称赞四十二所“我们想到的你们想到了,我们没想到的你们也想到了,真是令人佩服!”
在研制的同时,课题组严格按照技术要求,执行质量程序文件,同步完成了设计工艺状态确定和工艺文件的编写、评审,为“边研制、边生产”提供了有力的质量保证。2008年初,四十二所顺利地完成了几十种规格数千件产品的生产,按时把产品交付出舱航天服研制总体单位,确保了航天服研制进度。
“飞天”号成功出舱,国人首次漫步太空,四十二所又一次实现了自己新的太空梦想。梦,永无止境,在人类探索太空的漫漫征程上,四十二所人必将伴随“神舟”,伴随“飞天”,走得更远……(席玲刘国伟)