航天科技集團神舟載人飛船組批研制
軍工資源網 2022年06月09日6月5日,神舟十四號飛船載著陳冬、劉洋、蔡旭哲3名航天員飛向太空,我國空間站建造階段載人發射任務首戰告捷。
根據空間站關鍵技術驗證及建造階段的規劃,從神舟十二號飛船到神舟十五號飛船采用組批研制模式,飛船技術狀態基本一致,安全、穩定、可靠地承擔著航天員和物品天地往返運輸任務。
不變:具備“十八般武藝”
神舟十四號飛船和神舟十三號飛船的任務一致。在空間站關鍵技術驗證階段,神舟團隊通過神舟十二號、神舟十三號飛船驗證了交會對接、繞飛、長期駐留、快速返回等關鍵技術。
可以說,神舟十四號飛船具備了空間站建造和運營階段的全部十八般武藝。
五院載人飛船系統副總設計師鄭偉認為,“不變”是神舟十四號飛船的重要特點。他介紹,在空間站關鍵技術驗證和在軌建造階段所使用的神舟十二號至神舟十五號飛船是同一批次投產,采用的方案一致。這意味著,飛船的技術狀態穩定可靠。
五院載人飛船系統項目技術副經理邵立民介紹,一個產品要走向批量研制,最關鍵的是要有“比較健壯的設計”。只有產品設計健壯、攻關項目見底,才能批量化生產;而且批量化生產才能形成規模,做到管理更加嚴密,實現高質量保成功、高效率完成任務,滿足空間站任務的高密度發射需求。
以交會對接為例。神舟十四號飛船采用6.5小時自主快速交會對接模式,與神舟十三號飛船完全一致。飛船由火箭護送從酒泉衛星發射中心發射入軌后在3圈內完成6次變軌,經歷4.5小時到達空站后下方大約50公里的位置,隨后途經中瞄點、停泊點,姿態調整為垂直飛行后停靠于空間站下方徑向對接口。
“會者不難。先進技術已經驗證、掌握,如果任務需要,交會對接的速度還可以更快。”鄭偉說。
此外,神舟十三號飛船的6個月長期在軌停靠,也讓團隊積累了飛控工作經驗。“以后我們開展在軌巡檢、進行項目設置都會更加成熟。”載人飛船系統總體主任設計師張福生說。
神舟十四號飛船自去年8月進入酒泉衛星發射中心并完成待命狀態設置以來,在發射場共計待命了7個月,待命時間為歷史最長。其間,試驗隊通過首次開展“北京—酒泉”遠程發射場巡檢工作,確認了飛船狀態滿足應急發射條件,驗證了“一船發射、一船待命”的滾動備份模式,為后續該模式的持續應用奠定了基礎。
“如今,團隊的理念從突破關鍵技術轉變為保證任務可靠、保證航天員安全。放眼世界航天舞臺,神舟飛船安全性是首屈一指的。”載人飛船系統總體主任設計師高旭說。
變化:組批研制大不同
回顧神舟飛船的歷史,從1999年神舟一號飛天開始,二十幾年的時間里,每一艘新飛船都蘊含著探索與突破。如今,組批研制的神舟飛船看似沒有變化,研制生產模式已發生了巨大轉變。
“以前在發射場80 天~90天完成一艘飛船的工作,現在45天可以完成兩艘飛船的工作。任務量幾乎翻倍,時間卻大幅縮短。”鄭偉說。
隨著載人航天發射呈現出高密度、常態化、多樣化等特點,神舟團隊今年要按計劃執行返回、兩船次交會對接、三船次應急救援待命任務,涉及神舟十三號飛船至神舟十六號飛船共4艘神舟飛船,還要并行開展神舟十七號飛船、神舟十八號飛船地面研制工作。
在本次任務中,神舟團隊采用“北京—酒泉”兩地遠程協同的科學管理模式,最大限度發揮團隊作用,保障發射型號和出廠前型號并行研制。由五院載人飛船系統總指揮何宇帶隊完成神舟十四號飛船、神舟十五號飛船各項發射場工作;總設計師賈世錦留守北京抓飛控線和保障線,帶領后方團隊為后續型號任務的產品交付、總裝測試等工作爭分奪秒、日夜奮戰。
“就算技術狀態不變,但是跟產品相關的人、流程都會產生變化,作為管理者,要分析識別這些變化帶來的隱患風險,采取措施把風險消除。”在八院神舟飛船副總指揮顧側峰看來,在人員操作、產品細節等方面,每次任務都有所變化,必須充分識別風險,不斷優化流程。
例如,在神舟十二號飛船、神舟十三號飛船進行推進艙檢漏時,團隊發現原先拆裝前端吊裝附件的操作可能會帶來隱患。團隊研討后,在上海、北京扎實開展試驗,最終優化流程,取消了附件拆裝環節,既降低了操作風險又節約了時間,實現了在流程上做減法,在質量控制上做加法。
軟性改進與“隱形創新”不斷
組批研制的神舟飛船看似技術狀態不變,實則軟性改進和“隱形創新”不少。
例如,在神舟十三號飛船返回時,返回方案由原先規劃的11圈返回變為5圈返回。經過改進,航天員返回時的準備時間、在軌等待時間都顯著縮短,返回舒適性顯著提高,航天員回來之后也對這次快速返回表示贊賞。
“雖然產品設計已經固定,但神舟飛船運用模式還可以有很多創新。返回方案的變化就是典型的軟改進,效果非常明顯,團隊后續會在這方面繼續突破。”邵立民說,“此外,還有許多隱形的變化,比如對飛控應急預案的不斷完善。”
他舉例,當神舟十四號飛船和神舟十五號飛船同時在軌時,飛控團隊的原則是“有縫銜接”,即不會讓兩艘飛船同時交疊操作,在程序上切割開。但在進行任務準備時,團隊會選擇“無縫銜接”,按照最復雜的情況做準備,確保任務萬無一失。
類似這樣的“隱形創新”,在八院也不勝枚舉。萬一出現緊急情況,對接機構承受撞擊的能力如何?密封材料性能如何?能源系統不同工況下適應能力如何?發射場太陽翼展開試驗如何進一步優化流程?八院相關分系統團隊針對風險分析結果,進行了一系列試驗驗證和仿真分析工作,全面細致做好技術風險控制,全力以赴確保飛行任務圓滿完成。