乘舟奔九天 逐梦问苍穹——航天科技六院北京11所氢氧发动机和温控产品为空间站建造任务保驾护航
来源:中国航天报      时间:2023-05-08

箭指苍穹,“神舟”凌空,“天宫”迎客,绽放太空。中国空间站建造开启了航天强国建设的崭新篇章。“在逐梦星辰大海的程途中,无论是空间站建造还是神舟飞天,航天科技集团六院北京 11 所的身影一直都在。”北京 11所所长李晓峰说。

打造强劲动力 托举空间站飞天

航天科技集团六院北京11所大推力氢氧发动机在自力更生中起步,在自主创新中发展,2016年随长征五号运载火箭完美首秀后,接连获得了月球探测、火星探测任务的圆满成功。在空间站建造任务中,大推力氢氧发动机成功托举天和核心舱、问天实验舱和梦天实验舱进入预定轨道,“三战三捷”,实现空间站建造任务的完美收官。

选择大推力氢氧发动机作为空间站任务的强劲动力,源自该型发动机的性能特点及技术优点。

该型发动机的地面推力为50吨,双机可提供100吨的推力,能够托举空间站舱段这样的“大家伙”进入太空。此外,发动机突破了“零窗口”发射技术,可精准控制发射时间,确保实验舱抓住最佳对接时机。发动机可精准控制推力变化,将空间站各舱段准确送入预定轨道。

尽管拥有优秀的技术性能和丰富的“职场履历”,大推力氢氧发动机却依然没有停止提高可靠性的脚步。在北京11所研制团队心中,寻求从“可靠”到“更加可靠”的道路没有终点。

为了以更加可靠的状态为空间站建造任务服务,3年多的时间里,型号队伍针对发动机可靠性提升开展专项试验,针对设计、工艺、试验等开展37项课题研究,持续进行技术改进和可靠性提升工作,开展热试车2.6万余秒。这些努力使得发动机更加“健壮”,为空间站建造任务提供了强大的支撑和保障。

此外,团队持续开展专项质量工作,针对近几年在研制、生产、试验、交付和使用全过程中发生的全部质量问题进行回头看,将所有问题逐个击破,做到高质量保证成功。

型号团队贯彻“数字世界多次迭代,物理世界一次成功”的理念,采用数字化研制模式,利用仿真软件构建发动机模型,改变设计、试验、保障模式,推动发动机由传统制造向智能制造转变,提高了工作效率,提升了氢氧发动机技术核心竞争力。与此同时,团队通过数值仿真方式进行模拟验证试验,在节约成本、周期的同时,进一步提高了试验覆盖性,有力推动了空间站建造任务的顺利进行。

筑起可靠屏障 守护空间站安全

中国空间站位于距地面约400公里的空间轨道上,那里空气极度稀薄,寂静无声,向阳面与背阴面温差高达300摄氏度。

“载人航天,人命关天。”为了让航天员在这样的恶劣环境下安心地生活和工作,北京11所为空间站“三舱”和神舟系列载人飞船提供了系列温控产品,主要包含泵、补偿器、过滤器、加排阀、自锁阀、温控阀、快断器等。这些温控产品主要安装在主动换热的大型热控流体回路中,用于系统温度调节,保证舱内温度舒适和各类仪器仪表正常工作,保障航天员的生命健康安全。

如同我们在地球上常用的空调系统一般,温控系统为处在极端环境下的航天员和空间站设备提供舒适的环境。空间站内外壁配置了调配热量的“中央空调”,这个“中央空调”的制冷管线遍布空间站全身,主要以流体回路的形式分布,外面则均匀地包裹住了空间站外壁的重要部位。管道内的特殊液体往复循环,将舱内设备以及航天员生活产生的热量收集起来,再通过回路将其带到主机中实现散热和补热功能。

北京11所为空间站热控流体回路共配套了7类在轨可更换组件,实现工质动力供给、流量分配、介质补加和维修等功能。其中扩展泵组是空间站外回路热控流体回路循环动力部件,是流体回路的动力源泉,被称为回路的“心脏”。这是空间站外回路中最为关键的设备,它被安装到位之后,空间站外壁的热控系统动力更足,热量分布更均匀,空间站也被更安全、更好地维护,使用寿命也更长。同时,由于扩展泵组具有在轨可更换功能,极大程度上提高了空间站热控回路的工作可靠性。

整个空间站建造期间,北京11所共提供400~500台(套)泵阀类产品,为全面建成空间站提供了有力的保障。除了服务于空间站三舱,该所的温控产品也在不断更新换代,新产品四通阀门、泄复压组件、温度调节阀首次在“梦天”实验舱科学实验机柜亮相,为实现科学实验机柜功能发挥作用。

建造空间站,是中国航天事业的重要里程碑。北京11所在空间站建造中贡献了自己应有的力量。在空间站任务的高质量要求下,该所的技术更加强大,产品也更加可靠。“对于不远的将来,我们有着更多的期许,也将以更加昂扬的斗志和奋发的姿态,圆满完成后续各项任务。”北京11所党委书记龚杰峰说。(孟俊贤 齐南南)