中新網(wǎng)9越7日電 題：艙外航天服：打造航天員的“生命盾牌”

　　作者：崔寧 劉瀾 李家望 翟衛(wèi)平 陳安波 高陽

　　完成航天員首次太空行走是“神舟七號”飛行任務(wù)中一項(xiàng)重要的內(nèi)容，這項(xiàng)任務(wù)能否順利完成，艙外航天服是關(guān)鍵。中國航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、四川航天技術(shù)研究院、中國航天時(shí)代電子公司等單位在參與艙外航天服的研制工作中，大膽創(chuàng)新、集智攻關(guān)，在這個(gè)世界上只有少數(shù)幾個(gè)國家掌握的高精尖技術(shù)領(lǐng)域，寫下了中國航天的名字。

　　運(yùn)載火箭總裝廠

　　打造航天員的生命“盔甲”

　　軀干殼體是艙外航天服的主體，是航天服的裝配集成中心，各種設(shè)備、儀器都要與之連接，是艙外航天服研制的重中之重，承擔(dān)這一研制任務(wù)的是中國航天科技集團(tuán)公司運(yùn)載火箭總裝廠。

　　艙外航天服軀干殼體為鋁合金薄壁硬體結(jié)構(gòu)，與背包系統(tǒng)裝配后共同承受地面運(yùn)輸、上升段的各種載荷，具有壓力防護(hù)、載荷支撐、密封等功能，是名副其實(shí)的航天員的生命“盔甲”。

　　從2006年2月14日接到了任務(wù)，到2007年11月25日交付正樣第一件產(chǎn)品，再到2008年2月圓滿完成艙外航天服軀干殼體研制任務(wù)，作為中國最大的運(yùn)載火箭總裝集成企業(yè)，運(yùn)載火箭總裝廠臨危受命，不斷創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)制造領(lǐng)域和管理模式，用科技實(shí)力打造航天員生命的“盔甲”，走出了一條型號研制創(chuàng)新之路。

　　艙外航天服開始研制時(shí)，正值中國航天高密度發(fā)射第一階段之前的生產(chǎn)高峰期，運(yùn)載火箭總裝廠科研生產(chǎn)任務(wù)非常繁重。該廠確定了創(chuàng)新管理、科學(xué)管理的指導(dǎo)思想，不斷創(chuàng)新管理手段，以管理促進(jìn)度，向管理要效率。在首件產(chǎn)品研制過程中，運(yùn)載火箭總裝廠采用了工藝技術(shù)準(zhǔn)備、工藝試驗(yàn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)并行；工裝設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)并行；工裝設(shè)計(jì)和工裝制造并行的 “三并行”工作方式。將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造并行組織，統(tǒng)籌管理，有效地解決了時(shí)間緊、任務(wù)重、人員少的矛盾，順利實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)半月完成首件生產(chǎn)、17個(gè)月完成正樣產(chǎn)品研制以及模樣、初樣、正樣轉(zhuǎn)階段的目標(biāo)。

　　艙外航天服研制在我國尚屬首次，沒有任何經(jīng)驗(yàn)可循。軀干殼體更是造型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)緊湊、形狀特異，產(chǎn)品性能和精度要求非常高。運(yùn)載火箭總裝廠知難而進(jìn)，不斷探索，奮勇攻關(guān)，先后攻克了軀干薄殼成型、門法蘭電子束焊接、壓力盔成型、濾波骨架成型、風(fēng)管成型、焊接變形控制、整體協(xié)調(diào)工裝等7項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。

　　軀干薄殼是一件只有1.5mm的薄壁零件，除了外形特異，還開有5個(gè)法蘭孔，局部法蘭孔甚至為負(fù)角度翻邊，加工難度極高，常規(guī)工藝幾乎無法實(shí)現(xiàn)。運(yùn)載火箭總裝廠的技術(shù)人員在不同厚度、不同材料上反復(fù)進(jìn)行成型和翻邊試驗(yàn)，最終用工藝焊縫及定位孔解決了薄殼成型和定位問題；通過數(shù)控加工和電火花特種加工相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工無法實(shí)現(xiàn)的肩法蘭整體無縫加工；最后對薄殼進(jìn)行電磁脈沖校形，使薄殼成型后平面度達(dá)到0.8毫米以內(nèi)。

　　門法蘭是軀干殼體的整體裝配、焊接基準(zhǔn)，同時(shí)軀干殼體通過門法蘭與背包裝配，保證航天服上肢體的密封和協(xié)調(diào)，因此門法蘭的形位尺寸至關(guān)重要。門法蘭與軀干薄殼的焊接采用高能束電子束焊接。高能束電子束焊接對裝配精度要求非常高，要求無間隙焊接。運(yùn)載火箭總裝廠研制人員從工裝設(shè)計(jì)源頭抓起，在殼體修配、驗(yàn)核的基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝裝配、焊接試驗(yàn)，通過5個(gè)試驗(yàn)件完善了焊接工裝，保證了殼體的裝配要求；確定了整體固定、分段焊接的工藝方案，確保了殼體的焊接質(zhì)量。

　　軀干殼體上共有33個(gè)聯(lián)接法蘭和支架，70條焊縫，而且公差要求嚴(yán)格，局部法蘭焊后圓度要求0.025毫米，精度達(dá)到機(jī)械加工級別。由于法蘭位置集中，各法蘭焊接過程中相互限制，焊接應(yīng)力相互影響，焊接變形控制難度大。鈑金車間和箱體焊接車間的技術(shù)人員聯(lián)手攻關(guān)，通過鈑金校形、殼體反變形、自制工裝、局部裝卡等方式解決了裝配問題，并通過合理的焊接順序和分段焊接將焊接變形控制到最小，滿足了交付的要求。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，運(yùn)載火箭總裝廠在研制過程中共使用工裝113項(xiàng)、307套，工藝試驗(yàn)件27項(xiàng)、156件。產(chǎn)品設(shè)計(jì)指標(biāo)合格率由模樣第一件39.6%達(dá)到正樣產(chǎn)品95.9%，關(guān)鍵指標(biāo)100%合格。

　　除軀干殼體外，運(yùn)載火箭總裝廠還完成了航天服艙外頭盔、下肢腰法蘭、通風(fēng)流量分配管路等產(chǎn)品的研制生產(chǎn)，為整個(gè)航天服的技術(shù)攻關(guān)和生產(chǎn)做出了突出貢獻(xiàn)。

　　航天材料及工藝研究所

　　調(diào)節(jié)生命溫度的小小閥門組件

　　在艙外航天服這個(gè)生命保障系統(tǒng)中，放氣閥和氣液組合插座液路閥是其中兩個(gè)必不可少的零件。主要是調(diào)節(jié)航天服的溫度，以確保生命保障系統(tǒng)正�？煽抗ぷ�。放氣閥和氣液組合插座液路閥都是通過膠粘劑粘接，將聚四氟乙烯塑料與不銹鋼粘接在一起，組裝成零件。由于聚四氟乙烯表面極性低，與其它材料的粘接性能差，如何保證其與不銹鋼的粘接可靠性，并能夠在高低溫循環(huán)過程中不出現(xiàn)脫粘是很大的難題。面對這一嚴(yán)峻考驗(yàn)，航天材料及工藝研究所膠粘劑專業(yè)組的科研人員經(jīng)過數(shù)月的艱苦攻關(guān)，成功地解決了這一難題。

　　在試驗(yàn)過程中，科研人員首先要解決的是放氣閥和氣液組合插座液路閥泄漏問題�？蒲腥藛T積極查閱資料，想辦法，采取了組件著色、顯微鏡下解剖觀察方式尋找泄漏原因，最終確定泄漏主要是由于膠粘劑粘接不好，導(dǎo)致不銹鋼層與聚四氟乙烯層脫粘所造成的。

　　然而，聚四氟乙烯與不銹鋼的粘接在國內(nèi)外都是一個(gè)難題，現(xiàn)在面臨的難題是兩種材料曲面連接，而且還要承受一定的高低溫循環(huán)，難度很大�？蒲腥藛T結(jié)合多年的膠粘劑工作經(jīng)驗(yàn)，確定采取增加金屬表面粘接面積，對聚四氟乙烯表面進(jìn)行處理，采用能耐一定高低溫、流動性好的膠粘劑進(jìn)行粘接的工藝方案。方案確定了，技術(shù)人員分工去進(jìn)行試驗(yàn)，有的進(jìn)行增大金屬表面的粘接面積的研究、有的進(jìn)行聚四氟乙烯表面處理方法的研究、有的進(jìn)行膠粘劑的篩選工作。經(jīng)過大家的共同努力，完成了一批新的試驗(yàn)件，并且全部通過了高低溫循環(huán)試驗(yàn)的考核。

　　在初次試驗(yàn)大捷后，膠粘劑專業(yè)組的科研人員并沒有因此停下腳步，大家深知自己研制的產(chǎn)品關(guān)系到航天員的生命，絕對不允許出現(xiàn)任何差錯(cuò)。在工藝過程中，金屬殼體與聚四氟乙烯粘接固化時(shí)邊緣有余膠擠出，在清理余膠的過程中可能會對膠層造成微小破壞；吸氣管插入需要在側(cè)壁上進(jìn)行打孔，這樣會使膠層受到壓力，可能給膠層邊界帶來缺陷。為了避免這些隱患，做到產(chǎn)品百分之百可靠，他們開始為完善工藝積極攻關(guān)，采取放氣閥殼體與吸氣管一體結(jié)構(gòu)和采用粘接定位工裝，避免了機(jī)加工打孔和邊緣的余膠清理工作。采用新工藝新結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)了幾個(gè)批次的試驗(yàn)件，全部通過考核試驗(yàn)。為確保產(chǎn)品的性能，他們對其考核條件進(jìn)一步加嚴(yán)，表明產(chǎn)品仍然可以滿足使用要求。