上海标准:
天空之吻的“对接术”
来源: | 作者:上海市标准化协会 | 发布时间: 2023-09-14 | 337 次浏览 | 分享到:


空间交会对接是载人航天最光辉的技术亮点。2011年11月我国成功实现了"神舟八号飞船"与"天宫一号目标飞行器"的交会对接,我国成为世界上第三个自主掌握交会对接技术的国家。对接机构是由数百个传感器、上千个齿轮、数万个零件组成,可实现两个空间飞行器在轨对接、组合保持和分离的复杂机电一体化系统,是实现交会对接的关键技术。为了真实验证对接机构的功能和性能,在地面要创造微重力、高低温、真空环境,模拟对接机构在轨对接与分离试验,难度极大。为此,中国航天科技集团有限公司第八研究院第八〇五研究所作为国内从零开始攻关对接机构关键技术的研制单位,自1996年以来攻克多项关键技术,自主研制先进试验设备,创新设计模拟试验方法,通过充分的地面试验考核,有效验证了对接机构的高可靠性,为我国顺利实施载人航天战略,成为世界上第三个独立掌握交会对接技术的国家作出重大贡献。

填补国内相关领域空白
  为规范试验方法、降低试验风险,八〇五所总结对接机构地面试验所积累的成功经验,制定了关于对接机构试验的上海航天技术研究院企业标准《对接机构试验规范系列》Q/RJ 415.1~415.4-2015。该系列标准对对接机构试验的适用范围、试验目的、试验要求及试验过程等方面作了详细规定,覆盖了对接机构任务剖面内所有的功能和性能测试,包括对接机构运动性能、静态性能测试,常温和高低温条件下捕获性能、缓冲性能测试,微重力条件下对接与分离性能、电路连接与断开性能和密封性能测试,热真空环境下对接与分离功能试验。该标准系统全面、内容详细,填补了国内关于对接机构试验规范方面的空白。随着国际空间站逐渐退役和中国空间站的建成,后续与中国空间站对接的国内外空间对接机构,均需要参照此标准完成相关地面试验,以全面验证产品性能。
  对标国际技术指标领先
  Q/RJ 415.1~415.4-2015规定的四项试验方法是地面验证对接机构性能的专项试验方法,能够真实模拟在轨飞行器质量特性、微重力、高低温、真空环境下的对接与分离试验。标准相关技术指标达到国际领先水平。
  其中,Q/RJ 415.1~415.4-2015使用的缓冲试验台以实物方式模拟主、被动飞行器的质量、惯量特性,验证两个飞行器常温常压下的对接与分离过程,在国际上首次在地面模拟了航天器在轨分离试验。综合试验台采用半物理仿真的方法实时模拟两个飞行器的对接动力学过程,验证对接机构在常温和高低温环境下,在各种对接初始工况条件下的捕获和缓冲能力。对比俄罗斯同类试验设备,两个试验台的各项性能、功能指标更加先进。
  其次,对接机构对接与分离的地面模拟试验数据与在轨遥测数据对比偏差小于5%,历次测试结果稳定性好,验证了测试方法的有效、准确。截止2021年9月,按该系列标准已完成14套对接机构产品的地面测试,其中7套已在轨应用,在轨对接与分离任务圆满成功。

  此外,对比神舟八号对接机构地面试验的次数和周期,Q/RJ 415.1~415.4-2015运用典型工况包络对接机构性能测试范围,在有效验证产品质量的前提下,试验次数减少了42%,试验周期缩短了60%,大大提高了试验效益。

取得显著社会经济效益
  Q/RJ 415.1~415.4-2015作为对接机构试验的标准,先后被神舟系列载人飞船、天舟系列货运飞船、天宫系列空间实验室等相关型号产品试验应用,100%覆盖了国内空间对接机构产品,得到了国内外同行的一致认可和高度评价,产生巨大的社会效益及经济效益。
  按照Q/RJ 415.1~415.4-2015规定的试验方法测试的对接机构产品,广泛应用在载人航天重大工程项目中,14次在轨交会对接中验证了产品的可靠性和地面验证的有效性。同时,对接机构多次在轨成功对接,增强了国内民众对航天的关注度,提高了国家科技形象,提升了国民的民族自豪感,具有重大的社会效益。
  引进国外对接机构的知识产权费用约为1亿美元,飞行产品的交付则需另行采购,委托试验费用约300万美元/个。Q/RJ 415.1~415.4-2015规定使用的试验设备、试验方法均为国内自主研制和创新设计,该标准的制定和运用,节省了大量知识产权费、试验费用,并且培养了研制队伍、建立了保障体系。标准的专利成果也在其它航天项目中得到广泛应用,如失重模拟技术被运用在探月三期“月球轨道弱撞击对接机构试验台”,气浮低摩擦技术被运用在太阳帆板展开试验,同步跟随、重力平衡技术被运用在月球车1/6吊挂系统、桅杆多维展开试验等,产生了良好的经济效益。
  后续,对接机构作为交会对接的基本公用平台,还会大量应用在空间站建设、探月、探火及深空探测任务中,Q/RJ 415.1~415.4-2015将会继续为保障国家重大航天工程项目提供有力支撑。


 • 典型案例

地址:上海市武夷路258号     电话:021-54048034     邮箱:[email protected]     版权所有:上海市标准化协会