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東北網(wǎng)9月21日訊(記者 許諾)20日15時10分，正值華夏傳統(tǒng)佳節(jié)中秋節(jié)前夕，長征七號運載火箭一飛沖天，成功托舉天舟三號貨運飛船奔向蒼穹，飛船準確入軌。哈爾濱工業(yè)大學多項技術助力天舟三號成功發(fā)射。
天舟三號。
天舟三號貨運飛船。圖片近日于五院總體部
長七火箭點火起飛。張曉寧 攝
搭載天舟三號貨運飛船的長征七號遙四運載火箭成功發(fā)射，哈工大材料學院周玉院士團隊王亞明教授課題組研制的火箭伺服系統(tǒng)輕量化蓄壓器殼體耐磨動密封涂層發(fā)揮了重要作用。
據(jù)介紹，從2016年6月25日長征七號火箭成功首飛以來，王亞明教授課題組研發(fā)的耐磨動密封陶瓷涂層技術，已經(jīng)實現(xiàn)伺服機構蓄壓器殼體耐磨動密封涂層高質(zhì)量穩(wěn)定制備，這是耐磨動密封涂層蓄壓器第六次助力長七系列火箭成功發(fā)射。伺服機構蓄壓器殼體作為長七系列火箭伺服控制系統(tǒng)的關鍵部件，直接關系飛行控制精度的可靠性，一旦磨損破壞，“失之毫厘，謬之千里”，將嚴重影響飛行精度。
哈工大與航天一院合作攻關，突破了陶瓷涂層致密化理論與技術、復雜型腔內(nèi)壁涂層均勻生長與拋光等技術難題，并研發(fā)出鈦合金蓄壓器殼體耐磨動密封涂層，保障伺服機構作用可靠性，成功替代鋼質(zhì)蓄壓器殼體，使伺服系統(tǒng)減重10KG，特別利于有效載荷的提升，對于“克克計較”的航天發(fā)射來說，意義非凡。
哈工大材料學院先進焊接與連接China重點實驗室馮吉才教授團隊張秉剛教授課題組協(xié)同航天六院研制的銅鋼電子束焊接技術，應用于長征七號新型大推力液體火箭發(fā)動機制造，助力長征七號穩(wěn)定發(fā)射，為天舟三號飛船任務保駕護航。
新一代大推力液氧煤油發(fā)動機是長征七號的動力“心臟”，推力室作為火箭發(fā)動機的關鍵部件，其身部的銅鋼高強度焊接是推力室研制的關鍵技術之一。
課題組提出了復合界面強化理論，研發(fā)出電子束自熔釬焊技術，解決了銅鋼薄壁接頭脆性相與組織控制、焊縫成形及接頭變形控制的難題，實現(xiàn)了新一代液氧煤油大推力發(fā)動機的高質(zhì)量焊接，技術指標達到了國際先進水平，使我國對該類發(fā)動機特定結(jié)構組件的焊接技術躋身于國際先進行列。該技術還應用于長征六號、長征五號運載火箭。
哈工大研制的整體五通件為保障長征七號火箭的成功發(fā)射發(fā)揮了重要作用。從長征七號火箭成功首飛以來，哈工大材料學院苑世劍教授團隊研發(fā)的流體壓力成形技術，已經(jīng)實現(xiàn)整體五通件高質(zhì)量穩(wěn)定生產(chǎn)，并先后用于長七遙一、遙二、遙三火箭，以及長七甲遙一、遙二、遙三火箭發(fā)射。
長征七號是我國新一代運載火箭家族的主要成員，是載人航天工程為發(fā)射貨運飛船而全新研制的中型運載火箭，采用先進的無污染液氧煤油發(fā)動機。五通件是火箭液氧增壓輸送系統(tǒng)中的核心關鍵件，直接關系四臺并聯(lián)工作發(fā)動機的可靠性，一旦失效破壞，將導致發(fā)動機熄火。哈工大與航天一院合作攻關，在國際上首次研制出整體結(jié)構五通件，突破傳統(tǒng)多塊拼焊結(jié)構可靠性低的難題，獲得China發(fā)明專利和China技術發(fā)明二等獎。
哈工大機電學院姜洪源教授團隊研制的金屬橡膠阻尼環(huán)繼助力天問一號火星探測器發(fā)射和嫦娥五號探測器發(fā)射成功后，今日再次成功應用于長征七號遙四運載火箭發(fā)射任務，助力天舟三號貨運飛船發(fā)射。該阻尼環(huán)作為發(fā)動機重要結(jié)構件，應用于芯一級火箭發(fā)動機遙測信號傳輸系統(tǒng)，解決了發(fā)動機測控系統(tǒng)的抗震減振技術難題，有效減輕火箭大過載、大震動對信號傳輸裝置帶來的負面干擾，提高了信號連續(xù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，為液氧煤油發(fā)動機的正常工作提供了支撐。
空間交會對接是現(xiàn)代航天器長期在軌運行期間不可缺少的操作，是載人航天活動三大基本技術之一?？臻g對接機構是實現(xiàn)空間飛行器間在軌的機械連接、建立航天器聯(lián)合飛行的組合體和安全分離的系統(tǒng)。從2011年神舟八號飛船與天宮一號進行首次空間對接任務開始，到此次天舟三號與空間站組合體的交會對接，這背后，始終有來自哈工大材料學院王浪平教授團隊的技術支持。
空間對接機構由若干套裝置實現(xiàn)飛船與目標飛行器的鎖緊與解鎖，鎖緊過程其偏心軸等零件表面承受的應力接近材料極限。為了保證對接機構的工作可靠性，要求零件在保持微米級加工精度的同時，其表面獲得超高硬度、低摩擦系數(shù)和防冷焊等性能。由于結(jié)構材料無法滿足這一性能要求，必須采用表面強化技術來提升零件表面性能。然而，采用傳統(tǒng)表面強化技術來處理這些零件時，存在零件尺寸超差、表面脆化等重大技術難題，導致這些零件的表面強化一度成為空間對接機構研制的核心技術瓶頸之一。
王浪平教授團隊采用離子注入與沉積技術實現(xiàn)了硬度與成分雙梯度過渡復合表面強化層的制備，獲得了太空環(huán)境下的高抗磨損、自潤滑和防冷焊等性能，從而攻克了空間對接機構核心零件的表面強化難題，并研制了離子注入與沉積工業(yè)化裝備，為空間對接機構上50余個核心零件的表面強化提供了設備條件，實現(xiàn)了關鍵技術的自主可控，保障了神舟八號到神舟十二號飛船與目標飛行器的可靠對接，并被航天八院授予“首次空間對接任務優(yōu)秀協(xié)作單位”。
由于該團隊在上述技術方面所取得的重要突破，團隊研究成果多次獲得級別高一點科研獎勵，研究成果除應用到神舟系列載人飛船、天舟系列貨運飛船之外，在北斗導航系統(tǒng)、天和核心艙等China重大工程型號中也起到重要的支撐作用。
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