6月17日,載有3名航天員的神舟十二號載人飛船,由長(cháng)征二號F運載火箭成功發(fā)射至預定軌道,發(fā)射任務(wù)取得圓滿(mǎn)成功。中國航天科技集團八院承擔了飛船的電源分系統、對接機構分系統、推進(jìn)艙結構與總裝、測控通信子系統、總體電路分系統推進(jìn)艙電纜網(wǎng)及三艙配電器等研制任務(wù)。
從神舟一號到神舟十二號,每一艘神舟飛船都承載著(zhù)億萬(wàn)中華兒女的航天夢(mèng)。當前,隨著(zhù)我國空間站建設緊鑼密鼓有序展開(kāi),我國的神舟載人飛船也進(jìn)入了批量化生產(chǎn)時(shí)代。
打造“標準化飛船”
根據計劃,我國將在2022年完成空間站在軌建造。建造期間,將陸續發(fā)射4艘載人飛船往返天地,執行空間站關(guān)鍵技術(shù)驗證與建造任務(wù);后續空間站建成后,每年將會(huì )有多艘飛船往返運送航天員進(jìn)入空間站,進(jìn)行長(cháng)期有人照料運營(yíng)。飛船任務(wù)環(huán)環(huán)相扣,對飛船產(chǎn)品的高質(zhì)量生產(chǎn)、高效率交付提出了極高要求。
記者從中國航天科技集團八院飛船項目辦獲悉,為順利完成我國空間站的建造任務(wù),八院積極探索飛船組批投產(chǎn)的高效率研制模式,通過(guò)產(chǎn)品定型、一次投產(chǎn)分批交付、嚴格質(zhì)量控制等方式,力爭實(shí)現空間站建造和運營(yíng)階段飛船產(chǎn)品組批研制“好、快、省”的目標,打造“標準化飛船”。
八院抓總研制的飛船型號產(chǎn)品涉及到72臺(套)。確保各階段的產(chǎn)品質(zhì)量,是進(jìn)行大批量投產(chǎn)工作的關(guān)鍵。為此,八院飛船項目辦在2016年開(kāi)始制定“產(chǎn)?!保óa(chǎn)品保證)大綱和“產(chǎn)?!绷鞒?,提前識別出飛船各研制階段的上百個(gè)風(fēng)險點(diǎn)并嚴格把控。在生產(chǎn)過(guò)程中,安排專(zhuān)人對強制檢驗點(diǎn)、關(guān)鍵檢驗點(diǎn)進(jìn)行檢查管控工作,確?!傲闳毕?、零故障、零疑點(diǎn)”。產(chǎn)品驗收時(shí),除了對產(chǎn)品實(shí)物進(jìn)行細致檢查外,還對生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的所有文件資料進(jìn)行一一核查。
為實(shí)現“個(gè)人定制”單件產(chǎn)品交付向“組批生產(chǎn)”的小批量產(chǎn)品生產(chǎn)交付轉型,八院149廠(chǎng)啟用了一批青年骨干,組建起一支具有獨立作戰和協(xié)同共進(jìn)能力的飛船總裝團隊,并采用“導師制”培養模式。根據飛船型號特點(diǎn),在推進(jìn)艙、太陽(yáng)電池翼、對接機構等產(chǎn)品總裝工作中,團隊加強人員的側重性發(fā)展,由高技能師傅擔任導師,各崗位能手擔任專(zhuān)業(yè)老師,實(shí)現“特級技師+技能人員”合力教學(xué)的傳承模式。同時(shí),將原先的“串聯(lián)”的管理模式改為“并聯(lián)”的協(xié)同模式,編織起“縱橫交錯”的全周期管理網(wǎng),確保實(shí)現“一年生產(chǎn)多艘船”的產(chǎn)能。
對接機構實(shí)現產(chǎn)品化
神舟飛船自執行任務(wù)以來(lái),已順利開(kāi)展7次交會(huì )對接動(dòng)作,其中包括5次載人對接。八院研制的對接機構憑借其可靠穩定的優(yōu)越性能,已提前一步邁入了產(chǎn)品化進(jìn)程。今后,計劃每年投產(chǎn)5至6套對接機構,在滿(mǎn)足飛行任務(wù)需求的同時(shí),還能保證一定的存量。
八院研制團隊在天舟貨運飛船在軌飛行驗證成果的基礎上,提出了載人飛船與貨運飛船對接機構產(chǎn)品通用的方案,將部組件產(chǎn)品化、通用化。通過(guò)一批投產(chǎn)、多船使用的方式,不僅大大節省了研制成本,還完善了部組件組批投產(chǎn)的機制,有效提高了雙線(xiàn)作戰的效率。
據八院805所對接機構分系統主任設計師姚建介紹,目前,對接機構從生產(chǎn)、總裝到試驗,已從原先的10個(gè)月縮短到6個(gè)月。組批生產(chǎn)還意味著(zhù)有源源不斷的產(chǎn)品進(jìn)行交付,一旦有臨時(shí)發(fā)射需求,還具備在最短時(shí)間內實(shí)現總裝測試并投入使用的能力。
根據空間站任務(wù)要求,空間站在軌運營(yíng)階段,航天員駐留3至6個(gè)月將成為常態(tài)。神舟十二號將實(shí)現3個(gè)月在軌???,是目前為止駐留時(shí)間最長(cháng)的神舟飛船。為此,神舟十二號載人飛船新增了自主快速交會(huì )對接、徑向交會(huì )對接和180天在軌??磕芰?。
針對8噸重的神舟十二號載人飛船與30多噸的天和核心艙組合體相遇,如何確保平穩對接,八院對接機構研制團隊首次在載人飛船對接機構上安裝了可控阻尼器,用于吸收兩個(gè)航天器在對接過(guò)程中產(chǎn)生的巨大能量。對接機構可以緩沖上萬(wàn)牛的撞擊力,不僅可有效減輕對接過(guò)程航天員的不適感,還可以對對接機構實(shí)現有效保護。
神舟十二號與天和核心艙前向對接口實(shí)現剛性連接后,兩個(gè)航天器之間會(huì )形成一個(gè)密閉通道。同時(shí),要確保在任何情況下“斷得干脆”。
在太空中,由于沒(méi)有空氣的阻擋,當兩塊金屬放置的距離過(guò)于接近時(shí),兩塊金屬就會(huì )自動(dòng)焊接到一起,這種現象就被稱(chēng)為“冷焊”。為了避免“太空自動(dòng)焊接”的情況,八院對接機構研制團隊在對接機構上噴涂了一層特殊設計的“保護膜”,從而起到阻隔和潤滑的作用。為此,團隊做了長(cháng)達6個(gè)月的地面試驗,確保對接機構在長(cháng)期對接鎖緊的情況下,可以實(shí)現安全可靠分離。
成立一支專(zhuān)業(yè)“產(chǎn)?!标犖?/strong>
神舟飛船在軌時(shí)間從30天延長(cháng)到3個(gè)月,以后還會(huì )更長(cháng)。如何確保神舟飛船高可靠的能源供給也極為重要。
據八院電源分系統主任設計師鐘丹華介紹,從神舟十二號飛船開(kāi)始,電源分系統完全建立并引入了“產(chǎn)?!备拍?。研制團隊編制了分系統產(chǎn)保大綱,并成立了一支專(zhuān)門(mén)的產(chǎn)保隊伍,參與產(chǎn)品從設計到交付整個(gè)流程的質(zhì)量保證。
從神舟十二號飛船開(kāi)始,電源分系統自產(chǎn)品設計階段,還增加了一些特色工作。如開(kāi)展包括可靠性安全性、風(fēng)險控制等在內的6個(gè)專(zhuān)項的再設計再復核再確認;梳理所有的關(guān)鍵環(huán)節,形成9個(gè)關(guān)鍵環(huán)節的控制清單;引入“產(chǎn)保要素”新概念,對設計、工藝等方面的產(chǎn)保要素進(jìn)行過(guò)程控制。
根據載人航天工程實(shí)施規劃,八院測控通信產(chǎn)品研制任務(wù)也呈爆發(fā)式增長(cháng),研制周期從原來(lái)的2年壓縮至6個(gè)月,對產(chǎn)品化設計能力及科研生產(chǎn)管理模式提出了巨大挑戰。
八院測控通信產(chǎn)品項目團隊在技術(shù)負責人吳慶學(xué)和項目經(jīng)理林川的帶領(lǐng)下,根據任務(wù)特點(diǎn),采用通用硬件模塊化的設計思路,按最大包絡(luò )開(kāi)展設計和技術(shù)保障,同設計、同備料,同投產(chǎn)、同調試、同試驗,合理制定計劃,責任到人。
項目辦根據任務(wù)特點(diǎn)和需求,將原來(lái)“一人負責一個(gè)型號一個(gè)產(chǎn)品”的局面,轉變?yōu)橛伞皥F隊一起負責多個(gè)型號多臺產(chǎn)品”的并列式。項目團隊積極參與總體的方案論證,仔細梳理型號產(chǎn)品的需求,按最大包絡(luò )需求開(kāi)展設計,為后續組批投產(chǎn)提供了技術(shù)保障。