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哈工大焊接技术为“神七”护航 |
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| http://cn.newmaker.com
10/13/2008 5:08:00 PM
佳工机电网
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备受全国瞩目的神舟七号载人飞船将于月底适时发射，并实施我国首次太空行走。作为参与“神舟”系列航天飞船研制工作的高校之一，此次，哈尔滨工业大学又为我国航天史上的首次太空行走作出了重要技术贡献。
根据航天员太空行走的需要，在确保多项技术科学、安全的前提下，哈尔滨工业大学科研团队攻克了若干个技术难关，参与研制了8项新技术，其中多是航天员在地面状态多种模拟训练，或在太空环境中出舱实际操作时需要的技术。如控制掌握宇航服内侧温度、湿度及压力的舱外航天服核心部件———水升华器技术；模拟高真空、超低温空间环境的国产舱外航天服空间环境试验设备；航天员进行出舱活动空间环境训练试验时，舱门是否顺利关闭和开启的关键技术———KM6水平舱舱门设计制造；帮助宇航员提前适应轨道舱生活的水平舱环控系统改造技术，以及宇航员舱外行走必不可少的安全技术———舱外航天服实验舱紧急复压系统等。
另据透露，为确保在太空失重环境下，航天员出舱行走时能顺利进出空间站和飞船轨道舱，并在舱外进行活动、工作，哈工大还参与了中国载人航天工程的重点建设项目之一，用于对航天员太空出舱活动进行失重训练的水槽的研制工作。
水升华器控制宇航服温度湿度及压力
研制背景
水升华器是舱外宇航服的核心部件，宇航服内侧的温度、湿度及压力由该部件控制，其安全性和可靠性能的好坏直接关系到航天员的生命安全。国外对其设计和制造技术实行封锁。
研制过程
哈工大现代焊接生产技术国家重点实验室组成了以电子束焊接技术为主，由冯吉才、何景山、张秉刚等人组成的研究小组，他们与航天医学工程研究所共同努力，在大量试验的基础上，对设计方案提出修改意见，突破了电子束焊接熔池图像传感与质量监测、密闭接头的熔透控制和焊接应力变形控制，形成了具有自主知识产权的焊接新技术，研制出了水升华器组件，并实现了小批量生产。该技术采用薄壁铝合金焊接制造，结构复杂，要求焊接变形精度极高。目前，国产航天服所用的该部件全部由哈工大焊接国家重点实验室生产。
试验设备模拟舱外航天服空间环境
研制背景
“舱外航天服空间环境模拟”，能够在地面模拟出一个高真空、超低温的空间环境。“舱外航天服”在组装制造的各个阶段，要无数次地进行空间环境试验，太空出舱航天员也要多次身着舱外航天服进入空间环境模拟设备进行试验和训练。
研制过程
2006年9月，哈工大特种容器设计与制造研究所承担了舱外航天服空间环境模拟设备的制造任务。在11个月的工程期间，王若维总指挥带领项目组克服了容器在工厂整体制造、超大部件公路运输、快开大门设计制造、现场特殊位置整体吊装等难题。2007年8月经建设单位和使用单位验收合格后交付给中国航天员科研训练中心投入使用。
目前，我国自主研制的“舱外航天服”，多次在“舱外航天服空间环境模拟试验设备”中试验，航天员教官的试训和航天员的试训已经完成。“神舟七号”航天员身着舱外航天服进入试验舱模拟进入太空环境的试验和训练也已完成。
水平舱舱门让航天员顺利进出轨道舱
研制背景
KM6水平舱是为航天员进行出舱活动空间环境训练的重要设备。在该舱中可以进行“神舟七号”轨道舱的整舱空间环境实验。航天员可以身着舱外航天服进入轨道舱进行“人、船、服”综合空间环境试验。试验过程中舱门的顺利关闭和开启是保障试验顺利进行并保证航天员生命安全的关键。
研制过程
哈工大特种容器设计与制造研究所承担了该项目的设计制造任务，重新设计制造了KM6水平舱舱门结构和开启关闭机构。为此设计制造了特种现场加工机床，在KM6真空容器筒体上重新加工了舱门的密封面，加工完成的舱门机构整体功能和精度完全达到设计和使用要求，已交付中国空间研究院相关单位使用，运转良好。已完成多次“神舟七号”教练员和航天员的“人、船、服”重大试验，为“神舟七号”总体任务的完成提供了可靠的保障。
紧急复压系统确保紧急状态下人员安全
在神舟七号载人飞船科研攻关中，哈尔滨工业大学承担的一项重大科研项目是航天员舱外航天服的地面实验系统。其中，机电学院哈工大气动技术中心包钢教授带领的课题组负责了“水平舱环控系统改造”和“紧急复压系统”两项工作，这两个系统都是航天员舱外行走必不可少的实验项目。
研制背景
水平舱即载人航天“人（航天员）舱（轨道舱）服（舱外航天服）”地面实验舱。课题组负责水平舱环境控制系统的改造工作，即负责为“人舱服”实验提供合适的环境控制。该环控系统模拟太空环境，提供被实验的轨道舱及航天服内的气体的氧氮比、压力、温度等环境，在保障航天员生命安全的前提下，使航天员提前适应在轨道舱中的生活。
舱外航天服实验舱紧急复压系统是紧急抢救航天员的系统。当航天员身着航天服进舱进行实验时，舱内被抽成真空。倘若航天服发生泄漏，航天员就会暴露在真空状态，非常危险，甚至危及生命安全。在这种状况下，舱门不能及时打开，就需要紧急复压系统恢复舱内大气压，使之达到适合人类生存的气压值，紧急抢救航天员。
研制过程
2006年初至2007年一年多的时间里，哈工大气动技术中心课题组一直为这两个项目忙碌。项目包括气体管路输送、气体状态参数的测量与控制等系统研制工作，需要防爆、纯净度等环境。在项目开始的时候，由于一些配套工程没有完成，为科研工作带来很大不便。如实验用的纯氧如果在不洁净的环境下实验，会带来很大的危险。为此，他们克服工作中的不便，想尽了办法，最终保障了科研项目的顺利完成。
新闻链接
据有关专家介绍，航天员出舱活动是载人航天的重要技术组成部分，通过出舱活动，航天员可以完成航天器的在轨维修和故障排除，有效载荷的布放、回收以及大型航天器（如空间站）的在轨安装构建等任务。这些任务的完成需要航天员穿着舱外航天服在空间失重环境下进行。
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