攻关故事之一:返回舱着陆冲击试验上演生死时速

  • 时间:2021-06-12 21:21  来源:未知   作者:admin   点击:

  中新网10月16日电 题:中国“神舟”“神箭”攻关故事之一:返回舱上演生死时速

  按行家的说法,飞船的载人环境是指生存环境与工作环境两个方面。在生存环境中,又包括大气环境、力学环境、温湿度变化、大气压力控制等方面的指标。舱内环境直接影响到飞船载人飞行时航天员的生活、工作和安全。

  说到大气环境,于飞船而言,在密封的舱段内,其实就跟家里装修房子一样,使用的各种材料加在一起,总会挥发出微量对人体有害的气体,在里面呆的时间久了,就会对身体产生不良影响。

  在设计飞船的初始阶段,其实是考虑到这一点的。但毕竟经验不足,如对火工品的认识,对舱与舱的连接、分离,返回舱着陆时抛伞舱盖等以前没有搞过的环节,虽然已采取了密封措施,试验中还是出乎意料地发现了细小的缝隙。点滴的泄露,对无人飞行器影响不大,对载人飞行的影响则无限放大,直接影响人的生命安全。

  因此,在航天员的这个“家”中,装修一定得是一流的,选择一流的设计,使用一流的材料,创造一流的环境,让航天员在云海踏浪的旅途中全无生命之虞。力学环境包括冲击、过载、振动、噪声、旋转等相关指标的要求,比如过载不能超过多少G,噪声不能超过多少分贝等。设计人员通过地面试验以及空投试验来获取数据,看是否满足指标的要求。一旦发现问题,就得立即进行整改。

  2002年夏天,飞船返回舱着陆冲击试验开始在北京郊外进行。其目的主要是考验返回舱大底结构强度能否经受住落地时的最后一击。有人由此联想:在飞船返回舱着陆的一瞬间,万一缓冲发动机不能正常点火工作,会对舱内的航天员造成怎样的影响?这的确是个问题。为此,在年轻的飞船副总设计师张柏楠的带领下,一个叫做着陆冲击的专题攻关组成立了,成员来自研制飞船的中国空间技术研究院总体设计部、专业技术部、508所以及总装备部的航天医学工程研究所等单位。

  专题攻关组从一切为航天员安全着想,精心设置了十几种试验条件,也就是分析试验飞船在各种不同的返回状态下,会对航天员身体造成多大冲击与伤害。万一飞船从太空返回时缓冲发动机不工作,飞船飞速而下,后果不堪设想,因此必须有相应的并且可靠的对策。

  2002年4月,神舟三号飞船返回舱以完美的“坐姿”准确地降落在风沙弥漫的内蒙古大草原上。一番长途跋涉,返回舱安然运抵北京。技术人员对舱体进行了仔细检查,对测量结果进行了综合分析。专家们认为,这次的着陆冲击环境满足医学要求。

  这是一次正常着陆。如果是非正常状态着陆,比如返回舱上的缓冲发动机不工作,情况就极端危险。冲击过大,会导致航天员受不同程度的损伤。为慎重起见,载人航天工程指挥部多次商讨彻底解决这个“万一”的隐患,稳妥可靠地保证航天员平安落地。从今年开始,在北京郊外的试验场,研制人员相继做了十几种工况的着陆冲击试验,即通过不同的水平速度、不同的垂直速度、不同的姿态,进行多种组合试验,以此掌握相关数据,制订相应的改进措施。视野开阔的试验场内有一座高130多米高的铁塔,吊臂长长的,远远看去就像一个大老吊。返回舱的投放试验,就是将试验专用舱吊上去,从高空施放,落地时砸在塔下一块篮球场大小、被称为“着陆床”的特殊土地上,完成返回舱的模拟降落过程。说其特殊,是因为那里的土已非原生土,而是从远方“移居”而来。

  飞船按计划是在内蒙古中部地区着陆回收,为模拟真实环境,试验用土本应取自内蒙古大草原,但那样做毕竟不太现实,路途遥远,运输不便。为此,负责此项工作的人员主动求助专家帮忙。他们请清华大学岩土力学教授前往内蒙古实地勘察,甚至不惜用钻机掘地15米取样,最终弄清了当地土质的有关参数,然后照“方”配“药”,先后从北京、天津、河北一带拉回了所需之材。这些“配方土”经多次分层碾压,达到四五米厚,精耕细作成了一块土质软硬度与飞船返回舱真实落点一致的理想“试验田”,以此得到的数据才更线年的北京,雨水特别多。从“试验田”里挖出的土,水分明显大了。为保证试验质量,他们将几吨重的配方土重新挖起来,支起铁板生上火,愣是“一锅一锅”地将这些宝贝土翻炒了一遍,直到“达标”为止。再次铺好土后,他们细心地为“试验田”盖上了遮雨的塑料布,为试验做好最充分的准备。给“试验田”建起塑料大棚,安装可移动滑轨,那是后来的事了。

  着陆缓冲系统包括这样几个环节:缓冲大底、座椅缓冲器、座椅赋形垫联合体和反推发动机等。为降低着陆时航天员受到的冲击过载,飞船研制人员分别对这几个关键环节进行了改进,采取了针对性的措施。他们在缓冲大底与大梁之间加装了泡沫吸能材料;对航天员座椅缓冲器加以改进,并反复“磨合”,避免如万一出现“卡壳”现象而贻误最佳启动时机,使其性能更加稳定,缓冲功能更有保证,可靠性更高。为此,他们先后进行了55次试验,获取了大量试验数据,检验了缓冲系统的缓冲能力。

  分析表明,载人航天器在不同的飞行阶段和不同的部位出现的故障概率均不一样,一般在发射前准备和发射阶段发生事故或故障较多;而航天员发生意外一般在上升段和返回段。2003年5月,在飞船着陆冲击已有较高可靠性的基础上,航天科技集团公司主管载人航天工程的副总经理许达哲等领导,积极倡导抓紧研制更好、更安全的着陆缓冲机构,保证中国首位登上太空的航天员平安返回地球家园。

  9月中旬,经过几个月加紧研制改进的新型座椅缓冲器安装到了飞船返回舱内的航天员座椅下面。在缓冲发动机因发生意外而不能正常点火工作的情况下,它可以将冲击载荷产生的能量吸收,及时为航天员的生命安全提供保护。虽然它只是遭遇意外时才会被启用的一个“备份”,但有它增添保险系数,研制者的心踏实多了。现代柳琴戏《雁舞兰陵》在...