天舟三号再发货，哈工大多项技术助力！
哈尔滨工业大学
2021/9/24
9月20日15时10分，正值中国传统佳节中秋节前夕，长征七号运载火箭一飞冲天，成功托举天舟三号货运飞船奔向苍穹，飞船准确入轨。我校多项技术助力天舟三号成功发射。
长七火箭点火起飞（张晓宁 摄）
搭载天舟三号货运飞船的长征七号遥四运载火箭成功发射，材料学院周玉院士团队王亚明教授课题组研制的火箭伺服系统轻量化蓄压器壳体耐磨动密封涂层发挥了重要作用。
从2016年6月25日长征七号火箭成功首飞以来，王亚明教授课题组研发的耐磨动密封陶瓷涂层技术，已经实现伺服机构蓄压器壳体耐磨动密封涂层高质量稳定制备，这是耐磨动密封涂层蓄压器第六次助力长七系列火箭成功发射。伺服机构蓄压器壳体作为长七系列火箭伺服控制系统的关键部件，直接关系飞行控制精度的可靠性，一旦磨损破坏，“失之毫厘，谬之千里”，将严重影响飞行精度。
我校与航天一院合作攻关，突破了陶瓷涂层致密化理论与技术、复杂型腔内壁涂层均匀生长与抛光等技术难题，并研发出钛合金蓄压器壳体耐磨动密封涂层，保障伺服机构作用可靠性，成功替代钢质蓄压器壳体，使伺服系统减重10KG，特别利于有效载荷的提升，对于“克克计较”的航天发射来说，意义非凡。
天舟三号动画（五院提供）
材料学院先进焊接与连接国家重点实验室冯吉才教授团队张秉刚教授课题组协同航天六院研制的铜钢电子束焊接技术，应用于长征七号新型大推力液体火箭发动机制造，助力长征七号稳定发射，为天舟三号飞船任务保驾护航。
新一代大推力液氧煤油发动机是长征七号的动力“心脏”，推力室作为火箭发动机的关键部件，其身部的铜钢高强度焊接是推力室研制的关键技术之一。
课题组提出了复合界面强化理论，研发出电子束自熔钎焊技术，解决了铜钢薄壁接头脆性相与组织控制、焊缝成形及接头变形控制的难题，实现了新一代液氧煤油大推力发动机的高质量焊接，技术指标达到了国际先进水平，使我国对该类发动机特定结构组件的焊接技术跻身于国际先进行列。该技术还应用于长征六号、长征五号运载火箭。
天舟三号动画（五院提供）
我校研制的整体五通件为保障长征七号火箭的成功发射发挥了重要作用。从长征七号火箭成功首飞以来，材料学院苑世剑教授团队研发的流体压力成形技术，已经实现整体五通件高质量稳定生产，并先后用于长七遥一、遥二、遥三火箭，以及长七甲遥一、遥二、遥三火箭发射。
长征七号是我国新一代运载火箭家族的主要成员，是载人航天工程为发射货运飞船而全新研制的中型运载火箭，采用先进的无污染液氧煤油发动机。五通件是火箭液氧增压输送系统中的核心关键件，直接关系四台并联工作发动机的可靠性，一旦失效破坏，将导致发动机熄火。我校与航天一院合作攻关，在国际上首次研制出整体结构五通件，突破传统多块拼焊结构可靠性低的难题，获得国家发明专利和国家技术发明二等奖。
机电学院姜洪源教授团队研制的金属橡胶阻尼环继助力天问一号火星探测器发射和嫦娥五号探测器发射成功后，今日再次成功应用于长征七号遥四运载火箭发射任务，助力天舟三号货运飞船发射。该阻尼环作为发动机重要结构件，应用于芯一级火箭发动机遥测信号传输系统，解决了发动机测控系统的抗震减振技术难题，有效减轻火箭大过载、大震动对信号传输装置带来的负面干扰，提高了信号连续传输的稳定性，为液氧煤油发动机的正常工作提供了支撑。
天舟三号货运飞船（图片来源于五院总体部）
空间交会对接是现代航天器长期在轨运行期间不可缺少的操作，是载人航天活动三大基本技术之一。空间对接机构是实现空间飞行器间在轨的机械连接、建立航天器联合飞行的组合体和安全分离的系统。从2011年神舟八号飞船与天宫一号进行首次空间对接任务开始，到此次天舟三号与空间站组合体的交会对接，这背后，始终有来自我校材料学院王浪平教授团队的技术支持。
空间对接机构由若干套装置实现飞船与目标飞行器的锁紧与解锁，锁紧过程其偏心轴等零件表面承受的应力接近材料极限。为了保证对接机构的工作可靠性，要求零件在保持微米级加工精度的同时，其表面获得超高硬度、低摩擦系数和防冷焊等性能。由于结构材料无法满足这一性能要求，必须采用表面强化技术来提升零件表面性能。然而，采用传统表面强化技术来处理这些零件时，存在零件尺寸超差、表面脆化等重大技术难题，导致这些零件的表面强化一度成为空间对接机构研制的核心技术瓶颈之一。
王浪平教授团队采用离子注入与沉积技术实现了硬度与成分双梯度过渡复合表面强化层的制备，获得了太空环境下的高抗磨损、自润滑和防冷焊等性能，从而攻克了空间对接机构核心零件的表面强化难题，并研制了离子注入与沉积工业化装备，为空间对接机构上50余个核心零件的表面强化提供了设备条件，实现了关键技术的自主可控，保障了神舟八号到神舟十二号飞船与目标飞行器的可靠对接，并被航天八院授予“首次空间对接任务优秀协作单位”。
由于该团队在上述技术方面所取得的重要突破，团队研究成果多次获得国家级科研奖励，研究成果除应用到神舟系列载人飞船、天舟系列货运飞船之外，在北斗导航系统、天和核心舱等国家重大工程型号中也起到重要的支撑作用。
图片来源 | 央视新闻中国空间技术研究院等
排版 | 王添灏
审核 |商艳凯李守斌
