哈尔滨七大企业院所 助"神十一"游太空 看“冰城骄傲”都有谁……

哈尔滨日报2021-04-05 14:05:06

17日,“神舟十一号”载人飞船顺利发射升空,并将与“天宫二号”空间试验室在两天内自动实现对接,这是我国航天事业的又一里程碑事件,也是我国航天事业新的辉煌起点。

随着“神州十一号”升空与“天宫二号”的交会对接,产自哈尔滨的复合材料、零部件等工业产品也随之再次遨游太空,将成就众多“冰城制造”在太空的相会。


哈尔滨电碳厂

“石墨环”为火箭上保险


在江北利民开发区哈尔滨电碳厂机械密封成品生产车间,一片碳石墨板材被送入一台数字综合机床处理,不久一块巴掌大小的复杂形状部件输出,它将作为航天逃逸系统火箭喷嘴石墨部件;在不远处,碳石墨材料被车成柱状筒,最终它们将被加工成环状部件作为火箭发动机燃料防漏密封环。神舟十一号载人飞船成功发射,哈尔滨电碳厂的这些碳石墨材料再次被应用其中。


生产一批产品最长需一年Discovery


1986年美国挑战者号航天飞船升空73秒后突然爆炸坠毁,事故源于火箭发动机燃料泄漏。正因为如此,火箭发动机燃料防漏密封材料的性能至关重要。凭借填补国内空白的环形石墨坯料成型技术、100%超细粉石墨材料制备、浸渍增重等独有技术,哈尔滨电碳厂生产的航天碳石墨材料在耐高压、抗氧化、耐磨水准方面达国际水准,在2800℃至3000℃高温下能发挥正常功能。

相对于火箭升空的几十分钟时间,哈尔滨电碳厂的碳石墨材料每一批产品的生产都是一个漫长的过程:短则半年,长则一年。哈尔滨电碳厂相关负责人介绍,将沥青焦、石油焦、碳黑、石墨等原料混合形成初料,再磨成粉,而后要反复经历焙烧、浸渍等环节,然后才进入超2800℃的石墨化炉处理。这个过程中,每个环节都要符合特定的工艺温度控制曲线,有时一个小时温度只能提升1℃,其中仅基料焙烧从装炉加工到出炉的正常工序就需耗时一个月,温度升高速度过快即可造成材料开裂……整个过程稍有差错,即需要重新返工。


第三代材料研发耗时12年Discovery


哈尔滨电碳厂至今已为国内航天飞行成功研发出三代碳石墨材料:一代材料为上世纪80年代为长征二号火箭发动机配套;二代材料为上世纪90年代的长征三号配套;第三代为不含任何浸渍物的纯碳质石墨密封材料,为液氧/煤油火箭提供配套。每一代材料,在耐高压、抗氧化、耐磨等性能方面都实现了全新提升。

高级工程师刘重德说,第三代是不含任何浸渍物的纯碳质石墨密封材料,研发周期耗时长达12年,即将升空的长征五号火箭将采用第三代碳石墨配套材料。 

从上世纪80年代至今,哈尔滨电碳厂相继为“长征一号”至“长征七号”及“天宫一号”“天宫二号”等提供配套碳石墨材料。据悉,今年哈尔滨电碳厂已向国家航天部门提供两批次碳石墨材料,神舟十一号飞船发射采用的即是其第一代碳石墨材料。为满足更大推力火箭需求,目前哈电碳厂正在展开第四代碳石墨材料研发工作。企业还与湖南大学建立战略合作联盟,计划在电碳材料中引入石墨烯,以全面提升航空航天配套石墨材料性能。


中国电子科技集团公司第49所

精密传感器为飞船装上“神经系统”



中国电子科技集团公司第49所为神舟十一号飞船配套数十种传感器,相当于装备了一套精密的“神经系统”。

第49所化学传感器技术研究中心主任周明军说,这些传感器应用于运载、飞船、航天员三大系统中的遥测、伺服、热控、推进、环控生保、航天服等分系统,配套种类包括压力、温度、湿度、位移、过载、氧气、二氧化碳、离子感烟、电导、呼吸、心电、体温等传感器,主要功能为环境监测与控制、航天员生理监测、遥测测量等。这些传感器在各个系统中起着不可或缺的重要作用。

以环控生保系统为例,传感器的功能是监测环境健康,并准确地确定和控制舱内的物理、化学和生物环境及其环境控制系统。比如时刻测量和调整舱内大气环境压力、大气中的氧气含量、舱内温度及相对湿度、以及监测预报舱内火灾等等,从而在任务期间让航天舱维持类似地面的“舒适模式”,为航天员的健康、安全、宜居提供保障。

第49所从1995年开始载人航天工程配套传感器产品的论证和研制工作,配套产品先后参加了神舟系列及天宫系列的飞行任务,均取得了圆满成功。

“参与航天传感器的研发,不仅是一项光荣使命,也带来了一次赶超世界先进水平的技术升级。”周明军说,“在这一过程中,我们研制成功高精度、高可靠压力敏感芯体、湿敏元件、气敏元件,实现了传感器核心器件自主可控。并且通过化学量传感器寿命攻关,解决了敏感材料的抗污染、自身老化、温升、衰减等一系列问题,提高了化学量传感器的长期稳定性与可靠性。”


中铝东轻公司

“合金骨架”支撑飞船载人舱


神舟十一号飞船的发射成功,让被盛誉为“中国铝镁加工业的摇篮”“祖国的银色支柱”的中铝东轻再一次沸腾,因为飞船和运载火箭上大部分铝合金材料都来自于东轻。

自我国“921”载人航天工程实施以来,东轻就承担了运载火箭和航天器上所用的铝合金材料的研制任务。20多年来,东轻先后有500多名科研人员、1000多名一线技术能手参与研发生产,经过艰苦攻关和不懈努力,攻克了数十个技术难关,终于成功研制出航天用高性能铝合金材料,填补了我国多项空白。


从1999年11月发射的“神舟一号”到如今的“神舟十一号”,东轻都提供了大量的高强、高韧、耐腐蚀以及超塑性铝合金材料,结构重量的大部分铝合金材料都是东轻提供的。其中包括,内装饰用铝合金型材、火箭及飞船的壳体、连接各舱的铝合金锻环、火箭点火装置用铝材以及铝合金线材等,涵盖几十种合金、百余个品种。

据介绍,“长征”系列运载火箭和“神舟”系列飞船推进舱的燃料舱、载人舱(逃逸舱)、轨道舱,以及“天宫二号”空间实验室的资源舱和实验舱都需要大量的铝合金材料。除了关键产品需要工艺研究、质量攻关之外,该类材料要求绝对的稳定和可靠,稳定性和可靠性非常苛刻,即组织均匀、性能稳定,要求工艺流程和参数固化,质量保证要求万无一失。

多年来,东轻科研人员、工程技术人员和现场操作工人都把研制航天用铝镁合金材料当成重要使命。从源头合金铸造到内部组织性能检验,从板材轧制、管材拉伸、环锻成型到一系列热处理工艺探索,东轻投入了巨大的人力、物力和资金成本,不惜一切代价,攻克无数难题,向航天领域一次次交出合格的答卷,使东轻始终成为“神舟”系列飞船和“长征”系列运载火箭铝镁合金材料指定生产厂家。经过“神舟”系列飞船的一次次发射及成功实践,东轻拥有自主知识产权的铝合金材料,已经被确定为“神舟”系列飞船所需的定型产品。

伴随着每一次发射成功、每一次关键技术的攻克、每一次航天试验的圆满实现,东轻人在激动自豪的同时,已经越来越淡定,因为他们对自己研制的具有完全自主知识产权的铝镁合金材料在经历一次次考验后已了然于胸。


省科学院石油化学研究院

“太空胶”让飞船坚不可催


从10余种适用外太空环境的特种结构胶粘剂,到用于制作宇航服的头盔、挂包等的特种复合材料,黑龙江省科学院石油化学研究院为神舟十一号载人飞船“定制”了大批填补国内空白、打破国际封锁的先进技术材料。

昨天,“神十一”发射成功,记者第一时间采访了黑龙江省科学院石油化学研究院副总工程师、研究员曲春燕。

据曲春燕介绍,特种胶粘剂是航空航天器制造不可或缺的关键配套材料,是一类重要的连接材料,没有胶粘剂的连接,卫星、火箭、飞船、导弹亦难于飞上天空。省石化院是国内在特种胶粘剂专业领域人才队伍人数最多、技术实力最强、影响力最大的单位,承担着为航空航天等领域几乎所有重点武器型号的研制开发高性能的胶粘剂的重任。

从“神舟一号”开始,省石化院就承担起多项“神舟” 系列飞船配套材料的研制任务,。经过科研人员的刻苦钻研、顽强拼搏,进行了无数次冷热冲击试验以及各种耐久性环境试验,相继成功研制出耐±120℃的高强度高韧性的一系列结构胶粘剂。这些系列胶粘剂多数填补了国内空白,打破了国际封锁,达到国际先进水平。

截至目前,已在“神舟” 系列飞船应用了省石化院10余种特种结构胶粘剂, 这些胶粘剂均具有超强粘接力、极低的挥发份、耐高低温等特性,主要应用于飞船的天线、地板、仪器支架、隔板、舱门盖、太阳能帆板、返回舱等, 满足了太空环境的使用要求,确保飞船安全工作。

“在‘神十一’上,胶粘剂的应用可以说无处不在。”曲春燕说,“虽然它们并不能被直接看到,但却发挥着巨大的作用,要在严苛的太空环境中保证被粘接结构的稳定。”

另外,省石化院还研制出一种特种复合材料预浸料,用于制作宇航服的头盔、挂包等。伴随航天员进行舱外活动,真空状态下,不释放出人体有害的小分子物质,确保了对宇航员的绝对安全。这是省石化院对我国的载人航天工程的又一大贡献。
“这些成果的取得凝聚了石化院几代科技人员多年如一日辛勤工作的汗水和敢啃硬骨头、刻苦攻关的拼搏精神。”曲春燕说,“‘神十一’飞船发射成功, 我们备感自豪, 决心更加努力拼搏,开拓创新,为航天事业再谱新篇。”


哈尔滨晶体管厂

亚宇航级器件护航飞船控制系统


自2011年9月“天宫一号”发射成功、同年11月“神舟八号”无人飞船交会对接、2012年6月与“神舟九号”载人飞船的交会对接、2013年6月与“神舟十号”载人飞船的交会对接,到如今“天宫二号”与神舟十一号飞船实现交会对接,哈尔滨晶体管厂已为天宫、火箭、飞船共配套五大系列近12000只高可靠的大电流二极管、大功率晶体管、功率模块等电子产品。

这些电子产品均采用先进的设计技术和工艺技术,以确保半导体器件的长期稳定性和可靠性。哈尔滨晶体管厂研制生产的电子元器件,产品虽小,作用却十分重要。它们分别起到整流、开关、电流放大、供电保障等作用,保障着火箭、飞船、飞行器电源系统及控制系统,是目标飞行器和飞船上不可缺少的关键器件。

此次科研团队为“天宫二号”与“神舟十一号”配套研制的产品,在原有可靠性基础上更加注重产品技术质量指标的一致性要求,技术攻关后,有3个产品从原来的超特军级提高到亚宇航级。今后哈尔滨晶体管厂将继续为“神舟”系列飞船、探月工程、通信卫星、天宫飞行器等航天后续重点工程、为我国建成有人值守的宇宙空间站配套高质量产品。


哈尔滨玻璃钢研究院

碳纤维加固飞船发动机


“神舟十一号载人飞船的发射成功,让我们全体科技人员都感到振奋。”昨天一早就在手机上观看了神舟十一号飞船发射全程直播的哈尔滨玻璃钢研究院发展研究部科技主管孙营对记者说,“当我们研发的技术装备再一次应用到祖国的航天载人飞行器上时,自豪感油然而生。”

“在神舟十一号载人飞船上,哈尔滨玻璃钢研究院主要承担推进舱承力截锥壳、气瓶安装支架两个部件。”孙营介绍说,“这两个部件均为哈尔滨玻璃钢研究院研发的碳纤维复合材料,是我国自主研制的大型复合材料航天结构件,具有产品结构重量轻、强度高、精度高的特点,可有效保证变轨发动机将飞船安全送入预定轨道。”

碳纤维复合材料承力截锥壳、气瓶安装支架均为神舟飞船上关键的轻质高性能主承力结构件,用于变轨发动机、氧化剂贮箱、燃料贮箱及各种管路、阀门以及轨道舱内燃料贮箱、气瓶及电器线路结构支撑件的安装固定。

哈尔滨玻璃钢研究院成立于1960年,是我国最早从事树脂基复合材料研究的专业机构之一,承担过神舟系列飞船及“嫦娥一号”“天宫一号”等国家重大航天工程的研制生产任务。

从1995年6月开始,哈尔滨玻璃钢研究院开始承担神舟系列飞船相关部件的研制任务,完成了模样、初样、正样三个阶段的研制工作,产品通过了静力、模态、振动、系统热试车、热真空和高低温循环等地面试验考核。从1999年11月20日升空的“神舟一号”到“神舟十一号”,从无人到载人,从单独升空到与“天宫一号”对接,所有飞船推进分系统的碳纤维复合材料主承力构件均由哈尔滨玻璃钢研究院制造。 


中航工业哈飞集团

阻尼器:宇航员“生命守护神”


每一枚运载“神舟”系列飞船的“长二捆”火箭上的逃逸系统阻尼器,都出自中航工业哈尔滨飞机工业集团。此种型号的阻尼器是长征二号F遥十一火箭逃逸救生装置的关键部件。在火箭发射前15分钟至起飞后160秒内,一旦火箭发生故障,逃逸塔逃离火箭,阻尼器将精确控制栅格翼在恰当的时间内展开使逃逸塔姿态稳定并减速,同时阻尼器还需可靠上锁,承受栅格翼的巨大气动力。因此,该产品是真正的宇航员的“生命守护神”。

中航工业哈飞集团于1994年3月承接了火箭逃逸系统阻尼器的研制工作,集团抽调设计、工艺、制造、试验和质量等部门的骨干人员成立了课题攻关组。攻关组研制人员克服了研制周期紧、技术难度大、相关资料缺乏等困难,在产品的设计、制造、试验等方面进行了不懈的努力和大量的工作,解决了多项技术难题,攻克了多处技术关键,成功研制出了处于国内领先水平的火箭逃逸系统阻尼器。历时5年零8个月,于1999年10月完成阻尼器的定型,同年伴随“神舟”飞船遨游太空。该项目的成功,填补了国内在该领域的技术空白,大大提高了中航工业哈飞的科研能力和制造水平。

2000年,该逃逸系统阻尼器项目获得黑龙江省国防科技工业科技进步一等奖;2009年,项目主要研制人员王永和同志荣获“中国载人航天工程突出贡献者”奖章。在后续的历次产品交付中,中航工业哈飞集团真正做到了零缺欠,在已经交付的80多件产品无一发生故障。


王强 哈尔滨日报记者 吴天飞 姜雪松 徐光胜 温婧璐 陆婧瑶

李佳 哈尔滨日报记者 杨锐 摄

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