中國建材報：中國建材集團助飛“天宮一號”

經(jīng)中國建材總院、哈玻院數年攻關(guān)，四項技術(shù)成功應用于“天宮一號”

備受矚目的“天宮一號”于9月29日在酒泉衛星發(fā)射中心成功發(fā)射，中國載人航天工程由此邁出重要一步！按照計劃，“天宮一號”升空后，將與之后發(fā)射的“神舟八號”飛船完成首次空間交會(huì )對接任務(wù)，為我國建立首個(gè)空間站奠定堅實(shí)的基礎。

作為我國航天工業(yè)的重要成果，“天宮一號”凝結了無(wú)數科研工作者的汗水和心血，中國建材集團所屬中國建材總院、哈玻院的四項技術(shù)成果也成功應用到“天宮一號”上。在對接姿態(tài)控制系統、資源艙推進(jìn)分系統、應用系統三大領(lǐng)域的關(guān)鍵配套技術(shù)上，兩大院所科研團隊經(jīng)過(guò)數年科研攻關(guān)，攻克了一道道技術(shù)難題，圓滿(mǎn)完成了研制任務(wù)，為我國的航天事業(yè)做出了積極貢獻。

耐輻照石英玻璃見(jiàn)證空間交會(huì )對接?？臻g交會(huì )對接是舉世公認的航天技術(shù)瓶頸，也是“天宮一號”面臨的最重要的技術(shù)考驗?！疤鞂m一號”對接任務(wù)的完成離不開(kāi)其姿態(tài)控制系統，而姿控系統必須用到關(guān)鍵的光學(xué)材料，能夠濾紫外線(xiàn)、耐宇宙線(xiàn)輻射、耐近千度的高溫、抗沖擊力強。國內唯一能滿(mǎn)足此類(lèi)要求的只有中國建筑材料科學(xué)研究總院提供的耐輻照石英玻璃。

1987年，顧真安院士帶領(lǐng)科研團隊主動(dòng)接下了國防重點(diǎn)工程——耐輻照石英玻璃這一艱巨的研制任務(wù)。普通玻璃乃至普通石英玻璃在高強度的宇宙射線(xiàn)輻照下都會(huì )變黑不透光，從而造成姿控定位的失誤。在技術(shù)完全空白的情況下，顧院士和他的團隊通過(guò)幾年的研究和反復試驗，解決了在高純石英玻璃內部進(jìn)行摻雜的技術(shù)問(wèn)題，攻克了高溫熔融不均體、耐宇宙射線(xiàn)輻照等多個(gè)技術(shù)難關(guān)。1995年，耐輻照石英玻璃首次應用于衛星并取得了良好效果，1996年，該成果獲得國家科技進(jìn)步二等獎。十幾年來(lái)，中國建材總院每年為我國航天提供百余套配套產(chǎn)品，應用于通信、資源、科研等衛星和“嫦娥二號”探月工程上。近兩年，研制團隊又在后期熱處理等工序上摸索出了新工藝，大大提高了產(chǎn)品的成品率。

近幾年，結合我國航天的中長(cháng)期目標，中國建材總院將繼續不斷改進(jìn)耐輻照石英玻璃研制技術(shù)，重點(diǎn)解決耐輻照石英玻璃的批量供貨能力，促進(jìn)我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

碳纖維復合材料裝備兩大關(guān)鍵系統。從2005年起，哈爾濱玻璃鋼研究院陸續承擔了三項“天宮一號”的研制項目，包括“天宮一號”資源艙推進(jìn)分系統先進(jìn)復合材料承力錐臺研制、“天宮一號”應用系統先進(jìn)復合材料相機支架研制、“天宮一號”應用系統碳纖維復合材料安裝座研制。三個(gè)項目由林再文副院長(cháng)親自負責，在他的帶領(lǐng)下，項目研制順利，歷經(jīng)模樣、初樣、試樣到正式應用，完全滿(mǎn)足了“天宮一號”的應用需要。此前，哈玻院曾承擔并圓滿(mǎn)完成了載人航天工程從“神舟一號”至“神舟七號”的相應科研任務(wù)。

資源艙推進(jìn)分系統先進(jìn)復合材料承力錐臺是“天宮一號”的重要結構件?！疤鞂m一號”空間實(shí)驗室資源艙包括發(fā)動(dòng)機和電源裝置等，用于提供軌道與姿態(tài)控制、電力能源供應、熱控環(huán)控，為軌道機動(dòng)提供動(dòng)力，為飛行提供能源。資源艙推進(jìn)分系統主承力結構件是“天宮一號”的重要結構件，外形尺寸大，可分配的結構空間和結構重量小，載荷條件苛刻，設計和制造的技術(shù)難度較大。

哈玻院設計的碳纖維復合材料承力錐臺結構方案，創(chuàng )造性地使用蜂窩夾層結構與復合材料十字梁組合結構作為主承力結構件，該設計方案優(yōu)于金屬面板方案，解決了推進(jìn)分系統結構空間小、有效載荷難以布局的難題。在產(chǎn)品設計、研制過(guò)程中，科研人員破解了大型復合材料結構的有限元設計方法及其在復雜載荷作用下的承載能力、主承力蜂窩夾層結構的設計計算方法等問(wèn)題，攻克了產(chǎn)品模具設計技術(shù)、十字梁整體成型工藝、主承力高精度要求的蜂窩板成型工藝、大型復雜結構的裝配工藝等一系列關(guān)鍵技術(shù)，滿(mǎn)足了“天宮一號”承力錐臺工藝制造需求。

2005年起，經(jīng)過(guò)結構設計、仿真計算分析、初樣產(chǎn)品研制、靜力試驗、正樣產(chǎn)品研制等階段，“天宮一號”資源艙推進(jìn)分系統先進(jìn)復合材料承力錐臺產(chǎn)品成功交付使用。

碳纖維復合材料相機支架是“天宮一號”應用系統的重要承力結構件。為滿(mǎn)足空間光學(xué)結構的應用，相機支架的設計要求五個(gè)“高”：尺寸精度及形位精度要求高；線(xiàn)膨脹系數要求高；結構彈性模量要求高，變形要微米數量級；產(chǎn)品基頻高，達100Hz以上；重量指標要求高，研制的技術(shù)難度較大。

2006年，哈玻院承擔了“天宮一號”碳纖維復合材料相機支架組件的研制任務(wù)。該項目利用大型仿真分析軟件建立了參數化計算模型，對復合材料構件進(jìn)行優(yōu)化設計，在不規則結構的有限元分析計算方法等方面具有創(chuàng )新性，并解決了三大技術(shù)難題：不規則、不等厚、不等寬、大截面加筋結構的工藝成型技術(shù)，復合材料加筋夾層結構的成型技術(shù)以及高精度雙層加筋結構的精度控制?！疤鞂m一號”碳纖維相機支架最終順利交付，并通過(guò)了各項地面試驗考核。

碳纖維復合材料安裝座是“天宮一號”應用系統空間光學(xué)相機結構傳動(dòng)軸的安裝支座，由碳纖維主軸、副軸軸蓋、底座以及鈦合金軸套等零部件組成。為滿(mǎn)足空間光學(xué)結構件尺寸穩定性要求高的需要，采用高模量、低膨脹系數的碳纖維制造安裝座的主體結構。該項研制任務(wù)由哈玻院2008年期承擔，產(chǎn)品最終順利交付，并通過(guò)了地面試驗考核。

中國建材集團科技創(chuàng )新碩果累累?！笆晃濉逼陂g，中國建材集團共承擔國家973計劃、國家863計劃、國家支撐計劃、國家技術(shù)創(chuàng )新能力建設項目、國家重大科技合作、國家重大國防軍工等各類(lèi)國家級項目和相關(guān)課題680項，省部級科研及建設項目258項，成為我國建材工業(yè)國家科技任務(wù)的主要承擔者和行業(yè)科技創(chuàng )新的主體力量，為國民經(jīng)濟的發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步做出突出貢獻。

在航空航天和國家重大工程的無(wú)機非金屬材料和先進(jìn)復合材料方面，中國建材集團承擔了重要研發(fā)、生產(chǎn)和供應任務(wù)，為我國的神舟飛船、軍用飛機和重要武器裝備做出了貢獻，獲得了國家有關(guān)部門(mén)的表?yè)P和獎勵。

文章載于《中國建材報》2011年10月10日第5896號一版