航天发射场:科技创新:把安全带系紧点

2019-01-04 12:58 来源:未知

  为充分考核载人飞船回收着陆系统的安全,验证相关设计的合理性,从载人飞船工程研制开始,科研人员就对回收着陆分系统进行了空投试验、火箭撬试验、地面弹盖试验、高塔投放以及风洞、环境、仿真等大量地面试验和计算。据统计,1995年至2016年,神舟飞船回收着陆分系统共进行了118架次的空投试验。

  法制晚报讯(记者 李文姬)昨天下午,神舟十一号飞船返回舱乘着红白相间的伞衣安全返回到祖国母亲的怀抱。

  这是神舟飞船回收着陆系统的第十一次出发,创下回收系统最长在轨纪录后安全返回,续写了新的辉煌。

  回收着陆是载人航天活动的最后步骤,也是决定航天员能否安全回家的最后一棒。法晚(微信ID:fzwb_52165216)记者从中国航天科技集团了解到,护佑航天员成功归来的正是五院508所研制的飞船回收着陆系统。

  研究人员先后攻克了特大型降落伞、着陆缓冲、静压开伞高度控制、多模式回收程序控制、非电传爆弹盖开伞等关键技术,研制了目前国内回收质量最大、着陆速度最低、可靠性安全性最高、系统最复杂的一套航天器回收着陆系统,使我国航天器回收着陆技术跻身世界前列,至今护送神舟飞船11次圆满返航、共12名航天员安全回家。

  在嫦娥五号飞行试验器回收分系统研制中,科研人员首创了非平衡开伞载荷设计理念、自适应平衡弹盖拉伞方法,在降落伞尺寸效应机理研究、回收控制集成设计等方面填补了国内空白,降落伞轻量化水平达到了国际领先水平。在我国后续飞船的论证和研制中,基于返回质量和飞行参数等技术条件的不同,回收着陆系统将采用基于群伞的气动减速方案,并需要在超音速条件下打开稳定减速伞。目前,研究所已经成功完成了大型群伞技术的验证和超音速稳定减速伞技术验证,为我国载人航天的创新发展提供了重要参考。

  降落伞系统是飞船返回阶段的重要气动力减速装置,它可以将进入大气层的飞船返回舱从高铁速度降到普通人慢跑的速度。系统由7000多个零部件组成,是目前我国航天器回收降落伞中结构最庞大和最复杂的系统。其中主伞是1200平方米的特大型降落伞,能铺满一个足球场。

  此外,考虑到航天员的舒适度,载人飞船降落伞系统不仅对产品可靠性要求极高,同时还对开伞动载、稳定性、下降速度等性能指标提出了严格的要求,降落伞的体积和重量方面也受到严格限制,因此,该降落伞系统的设计难度非常大。24年来,飞船降落伞系统在构成、结构、材料等方面接受了多次改进,自神舟八号起增加了伞衣保护布和牵顶伞,降落伞整体工作可靠性得到进一步提高。如今,飞船降落伞已是目前国内面积最大、相对质量最轻,开伞程序控制、加工和包装工艺最难,开伞动压包络范围最大的降落伞。

  经过与空气的“软”摩擦之后,飞船返回舱进入着陆缓冲环节,这最后一步可是硬碰硬的撞击。为了让飞船在“落脚”的一瞬依然保持航天员良好的乘坐体验,科研人员将着陆缓冲技术应用于神舟飞船返回舱的着陆缓冲系统,实现了返回舱“软着陆”。

  508所科研人员采用的γ光子测距技术能够精确控制发动机点火高度,下降的返回舱再次“紧急刹车”,进一步将下降速度减小到安全速度。从神舟十号飞船开始,γ高度控制装置首次采用国产化设计,填补了国内高精度γ光子测距技术空白,并通过半实物仿真试验,全面验证了产品性能。使用结果表明,产品工作可靠,我国从技术上实现了独立解决飞船安全回收的难题。

  飞船回收过程一气呵成,全靠回收分系统的智能控制功能。具体而言,回收分系统具有自行进行故障检测和判断并自动进行主、备降落伞切换的功能。由软硬件组成的回收控制装置,可以不用地面台站和航天员的干预,自主判断返回舱所处的返回状态,自动选择不同的程序,发出回收着陆指令。同时,它还以机械钟表控制作为冷备份进行保驾,重要控制部件采用了冗余设计,从而提高了回收着陆程序控制的可靠性。

  回收程序一旦启动,就没有“可逆”的余地,为此,科研人员设计了正常返回、低空救生、中空救生等多种故障情况下的回收工作程序,提高了对飞船不同返回状态的适应性。自神舟九号起,飞船回收着陆系统在程序脱伞模式的基础上增加了航天员手动脱伞模式,可以有效避免着陆场环境对飞船及航天员的威胁,提高了航天员的生存安全性。

  为充分考核载人飞船回收着陆系统的安全,验证相关设计的合理性,从载人飞船工程研制开始,科研人员就对回收着陆分系统进行了空投试验、火箭撬试验、地面弹盖试验、高塔投放以及风洞、环境、仿真等大量地面试验和计算。据统计,1995年至2016年,神舟飞船回收着陆分系统共进行了118架次的空投试验。

  由于相当部分的试验条件无法满足,如气动偏差、大气环境偏差和各种特殊返回状态等,508所研制了一套针对载人飞船回收着陆系统的半实物仿真平台。在该平台上进行的半实物仿真试验,可与全数值仿真试验、空投试验进行互相印证和对比,形成了一系列完整的针对载人飞船回收着陆系统的试验技术。

  在神舟十一号回收着陆系统研制过程中,科研人员对所有电子单机的元器件选用进行了详细复核,大到关键产品的部组件,小到设备的一根导线。值得一提的是,各电子产品的导线都使用了新的国产导线,可以说,神舟十一号回收着陆系统的“血管”里流淌的都是中国血液。

  回收配电器单机是神舟十一号飞船回收着陆系统的 “心脏”,科研人员针对其进行了力学环境适应性改进验证工作,保证其在各种力学环境条件下均能够可靠地发出指令,使“心脏”跳动更加有力可靠。

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