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随着第一次载人飞行任务的圆满成功,“神舟”这个名字就响彻了神州大地。作为护航航天员天地往返的“生命之舟”,20余年间,神舟飞船站好每一班岗,圆满完成了每一次任务。
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神舟十三号载人飞船返回舱
你是否好奇返回舱是怎么造出来的呢?那就让我们一起去看看吧!
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神舟七号载人飞船返回舱着陆后打开舱门
返回舱“成长”过程大揭秘
神舟返回舱的“靠谱”除了靠谱的设计,还有靠谱的制造工艺。返回舱的成长主要需要经历“铣(xǐ)”“吹”“卷”“缝”“热”“穿”6个阶段。
“铣”外形
铣是数控加工的一种形式,也称为“铣削”。在铣的过程中,研制人员通过控制加工工具的旋转和移动,为返回舱“雕刻”出标准“体形”,例如出舱舱门、舱门门框等部位都是采用这个方式打造的。
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铣是使用多刃旋转刀具切削工件的工艺方法
返回舱具有壁薄、精度高等特点,部分特征加工时如同在气球上雕刻。为此,研制人员对加工工具的旋转速度和加工路径进行了精密设计。同时,为了保障航天员的安全,研制人员还通过选择最佳的切削参数和过程控制,满足返回舱密封部位对平面度、粗糙度严苛的加工要求,为后续高质量装配奠定基础。
“吹”座椅
神舟返回舱内的航天员座椅有着特殊的外形轮廓,航天员坐在其中就像胎儿在母体中一样,在强过载冲击下,能够最大程度地减轻伤害。但你可能想不到,这套座椅的头靠、椅盆、椅背是“吹”出来的——这是一种比较先进的热成形工艺,学名为“超塑成形”。
超塑成形是利用金属在特定条件(一定的成形温度、一定的变形速度、一定的材料组织)下所具有的超塑性,来进行塑性加工的方法。在特定的温度和气压条件下,这种工艺方法可以实现返回舱大尺寸、复杂构型零件的整体精密成形。
“卷”蒙皮
返回舱的“皮肤”是一层金属蒙皮,其中舱门所在的返回舱“头部”球形蒙皮和返回舱“底部”的大底蒙皮是“吹”出来的,而返回舱锥形“腰身”是“卷”出来的,即通过滚弯成形实现。
要“卷”得精确,就需要用到滚弯机这一利器。在它的帮助下,金属板材从平面“卷”成了弧面,组合成为三维锥筒。
研制人员会提前裁剪出金属板材,并确保平面状态金属板材的尺寸及轮廓精准,为“卷”打好基础。
“缝”舱体
返回舱由多个部分组成,需要通过焊接(包括手工焊接和自动焊接两种)来保证它的“天衣无缝”,即保障舱体的密封性。而负责焊接的操作者被称为“铁裁缝”。
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鱼鳞状焊接纹路示意图
“铁裁缝”通过10余套工装、70余道工序、上百个零件,才能把返回舱完美打造出来。
在焊接时,“铁裁缝”需要时刻观察“缝合”质量,因此往往一趴就是大半天,衣服总被汗水浸透。返回舱上鱼鳞状的焊接纹路,就是“铁裁缝”的成果!
“热”处理
在小说《西游记》中,孙悟空在太上老君的炼丹炉里炼就了火眼金睛。现实中,返回舱也需要先后经历490~500摄氏度、160~190摄氏度的历练,让它的“骨骼”更健壮。
另外,在加工阶段和整舱焊接过程中会产生残余应力(金属加工过程中由于不均匀的应力场、应变场、温度场以及不均匀的组织,在加工后,工件或产品内保留下来的应力),这使返回舱在任务执行中有产生裂纹、变形的风险。因此,研制人员会用“热敷”的方式,以特定的温度将返回舱体内的残余应力释放掉,从而保障返回舱在飞行时状态良好。
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神舟飞船返回舱(供图/中国载人航天办公室)
如今,中国空间站已全面进入应用与发展阶段。研制人员用心铸就的返回舱将悉心守护乘组人员,保障他们在新任务、新征程中的工作和生活安全。
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责任编辑|赵青云
运营编辑|赵青云
质量审核 | 原飞燕 李雅欣
图文来源 | 《知识就是力量》杂志《护航神舟回家的高科技》,撰文/陈袁 周宓 刘淑芬(航天科技集团五院529厂),原文有删改,原创作品转载请注明来源。
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