2016年10月17日,神舟飛船正常入軌、太陽翼帆板順利展開,這意味著飛船的首個國產(chǎn)太陽翼結(jié)構(gòu)首次經(jīng)過在軌驗證。該結(jié)構(gòu)由中國航天科技集團公司五院508所負責研制。此次,神舟十一號飛船太陽翼連接架百分之百國產(chǎn)化、基板除聚酰亞胺薄膜外其余全部國產(chǎn)化,這不僅代表著508所復合材料專業(yè)能力的極大提升,也達到了國內(nèi)同類復合材料產(chǎn)品的國產(chǎn)化率最高水平。
神舟飛船太陽翼基板和連接架是508所復合材料專業(yè)最重要的產(chǎn)品之一。 2014年4月,神舟十一號飛船原設計方案面臨進口碳纖維等原材料受限問題,508所迅速反應,積極開展了剛性基板和連接架國產(chǎn)化技術方案論證。該所充分調(diào)研可選國產(chǎn)材料,開展了大量工藝試驗和仿真計算,驗證了國產(chǎn)化替代方案的可行性。有效的基礎工作、有力的證據(jù)材料使得國產(chǎn)化剛性基板和連接架方案得到飛船項目辦和有關專家的一致認可。
在研制過程中,508所圍繞國產(chǎn)碳纖維、鋁蜂窩的材料特性開展了工藝技術攻關。針對國產(chǎn)碳纖維工藝性較差、易損傷的特點,508所不斷優(yōu)化工藝參數(shù)、改進操作方法,確立了適用于國產(chǎn)碳纖維的一整套工藝方案,研制出的碳纖維零件的外觀質(zhì)量、外形尺寸、內(nèi)部質(zhì)量和力學性能等均滿足設計指標要求。針對國產(chǎn)鋁蜂窩芯外形尺寸較小的現(xiàn)況,508所與供貨商聯(lián)合開展了技術改造,在短時間內(nèi)突破了大尺寸、高性能鋁蜂窩芯生產(chǎn)的技術瓶頸,快速實現(xiàn)了國產(chǎn)蜂窩芯在基板中的無拼接應用。
由于國產(chǎn)化材料的應用,太陽翼基板和連接架的結(jié)構(gòu)力學特性發(fā)生了變化,在同樣的力學環(huán)境下,連接架局部的受力情況有所改變。對此,508所積極配合設計單位開展結(jié)構(gòu)優(yōu)化與仿真,并針對結(jié)構(gòu)的變化改進工藝方法,降低了產(chǎn)品的缺陷率和不合格品發(fā)生率,大大提高了產(chǎn)品的力學承載能力,確保了后續(xù)各項力學試驗的順利通過。(508所 楊艷 殷永霞)
鏈接:508所復合材料專業(yè)發(fā)展之路
508所復合材料專業(yè)創(chuàng)立于1960年,伴隨中國航天事業(yè)的發(fā)展而不斷壯大,其復合材料產(chǎn)品的身影出現(xiàn)在多項重大工程任務中。從探空火箭尾翼到“長征三號”運載火箭大型高承載蜂窩結(jié)構(gòu)共底,從“東方紅二號甲”拋物面天線反射器到遙感二號衛(wèi)星遙感相機鏡筒,從“風云一號”衛(wèi)星太陽電池基板到衛(wèi)星柱錐一體承力筒,508所創(chuàng)造了多個“第一”。經(jīng)過五十多年的積累和發(fā)展,目前508所復合材料專業(yè)具備復合材料結(jié)構(gòu)設計、材料設計、工藝設計、成型工裝設計與加工、結(jié)構(gòu)成型、復合材料后加工、組裝、檢測等技術能力,擅長高模量碳纖維、芳綸纖維增強樹脂基復合材料的成型技術,包括真空袋熱壓罐成型、真空袋烘箱成型、層疊模壓成型、熱脹模成型、RTM成型、纏繞成型等工藝技術,擁有空間光學遙感器等復合材料結(jié)構(gòu)件設計、工藝、制造一體化的核心技術,具有眾多航天復合材料工藝技術標準、專利等知識產(chǎn)權(quán)。