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新一代多用途载人飞船:试验船将在2017-2018年由长征五号乙火箭从文昌发射升空

The scale model of China next-generation multipurpose manned spaceship was launched by the first CZ-7 launch vehicle and return successfully in June, 2016. It is a innovation program of China manned spaceflight.

China is researching and developing next-generation multi-purpose manned spaceship now, and has completed concept definition and large cluster parachute system test. China next-generation multi-purpose

manned spaceship can both support manned Lunar mission and near Earth orbit mission. This spaceship

has some advance characters, such as partial reuse, blackout communication, and escape flying with propellant propulsion of itself. The recovery of this spaceship will be mainly at sea, while the recovery of

Shenzhou space is mainly on land. And the new spaceship can reenter atmosphere with the second cosmic velocity. 


2016.09.16目前,长沙湘计海盾科技有限公司正在开展适应新一代飞船及空间站应用的大屏幕高清显示设备及其它智能化信息设备,将继续为我国载人航天任务提供有力的信息化保障。 


装备发展部张育林副部长听取新一代载人飞船论证工作汇报

时间:2016年09月06日 信息来源:中国空间技术研究院

8月24日上午,装备发展部张育林副部长、载人航天工程周建平总师、郑敏副总师、载人航天工程办公室王兆耀主任等领导听取了新一代载人飞船论证工作汇报。五院张洪太院长,科研生产部、载人航天总体部等的领导专家和相关人员参加了会议。

会上,载人航天总体部详细汇报了新一代载人飞船方案论证情况和搭载长征5B号运载火箭首飞的新一代载人飞船试验船研制进展情况,与会领导就高速再入返回、重复使用等关键技术进行了详细了解,并就新飞船任务定位、自逃逸设计、试验船方案等问题进行了深入的交流探讨。

张育林副部长充分肯定了五院多用途飞船缩比返回舱搭载长征7号飞行验证取得的成果,要求研制队伍进一步抓好新一代载人飞船试验船的工程研制,充分利用搭载长征5B号飞行试验的机会获取在轨数据,做好数据测量的总结和评价工作,为后续开展载人飞行演示试验奠定基础。


2016.08.25试验船


        多用途飞船缩比返回舱研制有别于传统的研制模式,它不设项目办,采用项目组的模式运行。项目组核心成员为10人左右,主要来自于总体设计岗、总装设计岗、电总体岗和测控通信岗。项目组设置总体负责人、总体主任设计师、电总体负责人、总体总装负责人,调度和质量管理工作由总体人员兼任。

         项目组采用“一步正样”的全新研制模式。在不到三年的时间里,就完成了多用途飞船缩比返回舱的方案设计验证、正样设计和AIT试验,成功开展了飞行试验。

        此次飞行任务获取了返回舱再入过程中的气动力和气动热特性数据,验证了我国未来多用途飞船新型气动外形。可以说,该团队为我国后续载人航天任务奠定了坚实的基础,进一步提高了我国在载人航天领域的国际影响力。




       在新型铝镁合金方面,中南大学从1998年开始,经两代人持续攻关,在国防科研项目支持下,攻克了微合金化成分设计、特殊热处理工艺和空间服役性能调控等难关,与材料生产厂、航天用户单位紧密配合,成功将新型铝镁合金材料成功应用于“长征七号”运载火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱。这一材料在我国航天器的主结构上还是首次使用。和当前主流的航天器合金材料相比,该材料强度更强、韧性更足,极大提升了航天器的性能、延长了航天器的寿命,下一步还将继续研究在长寿命空间站、大推力运载工具上推广应用。


上海航天为未来新一代载人飞船返航“护驾”

刘锟 刘奕君 2016-06-30 18:26:33

 由中国航天科技集团上海航天技术研究院动力所研制的四台固体发动机,确保了多用途飞船缩比返回舱在再入过程中的稳定控制,保证了返回舱弹道式返回的精确着陆。

6月26日下午,伴随着新一代中型运载火箭长征七号升空的多用途飞船缩比返回舱经过20小时飞行后,顺利降落东风着陆场。虽然着陆已经几天,但回想起那一刻,中国航天科技集团上海航天技术研究院动力所发动机性能研究室主任杨敬贤,仍难掩内心的激动,“这不仅是返回舱的首秀,也是我们‘小家伙’的处女秀。”

杨敬贤所说的“小家伙”,是动力所研制的四台固体发动机。可别小看这四台发动机,正是它们在返回舱再入过程中的稳定控制,保证了返回舱弹道式返回的精确着陆。杨敬贤,“小家伙”们作为多用途飞船缩比返回舱返回再入过程中的姿态控制发动机,为确保返回舱飞行过程的稳定性,采用了自由装填药柱、多喷管的结构,是一个集结构紧凑、质量可靠、性能精度高、总冲精度高于一体的“完美小孩”。

这个“完美小孩”是动力所固体发动机首次应用于空间环境点火,也是我国首台将采用多喷管结构应用于空间环境的固体发动机。首飞的成功为多用途飞船缩比返回舱交上了一份完美答卷,验证了该发动机具备为返回舱提供有效的再入飞行控制能力,也进一步推进了固体发动机在航天器产品中的应用。

上海航天技术研究院动力所科研人员研讨返回舱固体发动机方案

这份完美的背后,是研发人员用无数个不眠之夜换来的。作为返回舱弹道式再入返回、精确着陆的重要环节之一,此次首飞任务对于研制团队来说可谓“紧张却也放心”。“任务中固体发动机在再入变轨过程的空间环境中工作,同时发动机位于返回舱的外侧,一端暴露于太空环境,而且多台发动机要同步工作,因此对发动机的空间点火性能、多台发动机的同步点火性能以及发动机的耐空间辐射等都提出了新的要求。”谈到这些困难,杨敬贤依然一脸严肃。

“我们的讨论会就像吵架,工作就像战斗”,杨敬贤笑称,在研发攻关的艰难日子里,团队成员日日加班,不断找问题、讲问题。针对数十小时的飞行工况,提出了有效的空间布局及防热和热控要求,确保了发动机在空间服役状态稳定;针对于真空点火要求,对多喷管采用先进的堵盖结构形式,既有效控制了多余物产生,又提高了发动机气密性能。同时,针对点火同步性的需求,严格控制发动机点火器影响点火延迟特性固有参数的离散范围,确保了多台发动机工作启动时间偏差在毫秒级。

据透露,这型多用途飞船缩比返回舱,是我国未来新一代载人飞船返回舱的雏形,瞄准的是我国未来载人深空探测,将全方位满足后续在轨服务应用以及低成本天地往返运输的使用需求。这次飞行试验及其取得的试验数据,将为我国新一代载人飞船的论证设计和后续关键技术攻关提供支持。


多用途飞船返回舱总质量约2600千克,高度约2.3米,最大外径2.6米,采用返回舱和过渡段的两舱构型。6月25日20时,返回舱同其他载荷一起,由长征七号在海南文昌发射场送入轨道,并由上面级进行飞行和返回控制。


航天科技五院:出于节省科研经费的考虑,此次执行任务的多用途飞船返回舱是正式型的缩小版,身高有2.6米,重约2.8吨。

      多用途飞船缩比返回舱,是我国正在研制的新一代载人飞船的首次实验飞行。缩比返回舱采用了“上面小、下面大”的倒锥形,本次实验飞行将验证倒锥形所带来的气动外形的变化,对航天飞行产生的影响。获取返回舱在轨自由飞行气动数据在我国尚属首次。航天学院复合材料与结构研究所(特种环境复合材料技术重点实验室)孟松鹤教授团队针对多用途飞船缩比返回舱的气动参数测量任务,研制了3种专用飞行测试传感器,分别测试返回舱再入过程中气动热环境的热流密度、压力以及防热结构内部的温度响应。从2014年1月开始,我校作为气动参数测量传感器的总体单位,完成了近40套飞行测试传感器的设计、生产、试验与地面风洞考核,于2015年12月底提交总体部,并参与了相关地面测试。多用途飞船缩比返回舱完成飞行实验返回后,我校将负责气动参数测量数据的分析与解算,为新一代载人飞船的外形设计、防热设计方案评价提供依据。





专题 | 多用途飞船缩比返回舱标配新“武器”

2016-06-26 中国空间技术研究院

安全返回是多用途飞船缩比返回舱任务最后一根“接力棒”,为了走稳这回家路途上的最后一步,中国空间技术研究院北京空间机电研究所不仅为飞船研制了主降落伞系统,还配备了我国返回式航天器使用的首顶超音速伞。

不同于神舟飞船返回舱主伞惯用的红白相间图案,超音速稳定伞是通体的黄色,“身形”看起来像一顶“小黄帽”。别小看这顶比声音跑得还快的“小黄帽”,它可以矫正多用途飞船缩比返回舱的飞行姿态,是安全返航路上的重要一环。


防止飞船“倒栽葱”

返回舱看起来像一个头部窄巧、底部敦实的“不倒翁”,在再入飞行过程中它将采取大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿态,安装在头顶的主降落伞系统会顺势迎风开伞。但返回试验舱的气动外形是未经在轨飞行试验验证的全新设计,北京空间机电研究所细心的技术人员考虑到返回舱在再入飞行中有可能会出现小头朝前、大头朝后的俯冲姿态,返回舱逆风而行,主降落伞系统将无法顺利工作。

为此,研制人员在主伞舱旁边安装了一顶超音速稳定伞,一旦出现“掉头”现象,超音速稳定伞可凭借风力矫正返回舱的飞行姿态,从而保障主降落伞的正常工作。

“小黄帽”领跑安全


“小黄帽”通过半球形的“头顶”和长达20m的细长连接带拖曳着多用途飞船返回舱。

从返回式卫星到“神舟”飞船、“嫦娥五号”试验飞行器使用的航天器降落伞,降落伞一般都是在亚音速条件下打开,从大气层外返回地球,并在超过1马赫的超音速条件下开伞飞行,超音速稳定伞是第一个,因此它就要应对更加恶劣的环境,例如剧烈颤震、反复充气,以及空气摩擦产生的高温。

为了确保超音速稳定伞应对重重考验,北京空间机电研究所在伞形选择优化、材料特性研究、主要承力件结构设计等方面开展了大量的仿真计算,并经过风洞试验、高塔投放试验、结构强度试验等试验验证,最终确定了稳定伞的技术状态。

研究所降落伞家族“人丁兴旺”

作为国内专业从事航天器回收着陆技术的单位,北京空间机电研究所已经研制出约数十种不同类型的降落伞,包括平面圆伞、方形伞、十字形伞、导向面伞、带条伞、环帆伞、冲压翼伞等伞形,并成功应用于探空火箭回收、返回式卫星回收、载人飞船回收、无人机回收等领域。其中,最大的降落伞是载人飞船使用的1200平方米主伞,伞衣摊开后相当于3个篮球场大小,伞绳拼接为一根后将长达4.4公里,包装在密实的伞包里面需要4个年轻小伙才能搬动;最小的伞面积不足0.1平方米,包装后体积不超过一本新华字典。

目前,研究所正在自主研发以大型群伞、火星盘缝带伞作为减速装置的多种新型回收着陆系统。2015年底,该所开展的群伞空投试验取得圆满成功,为未来大型航天器的回收奠定了技术基础,而火星盘缝带伞也已完成了模样阶段的研制任务,顺利转入初样研制,在伞衣高密度包装、多余物捕获等方面均取得了技术突破。

此次,多用途飞船缩比返回舱配备的超音速稳定伞是研究所在回收着陆领域的又一项新成果。

随着研制手段、仿真计算能力的逐渐提高,北京空间机电研究所已在降落伞设计技术取得了长足进步,并在多个领域得到了应用:国庆50周年和60周年悬挂在天安门广场上空的大型红宫灯、纪念抗战胜利70周年阅兵仪式中直升机挂飞的巨幅国旗和军旗、气象部门使用的气象减速伞,以及国内外大型活动安保工作中使用的警用防弹衣等均依托于降落伞设计技术。

面向未来,北京空间机电研究所在卫星、飞船、深空探测等航天器回收之外,还在运载火箭回收、无人机回收、近空间飞行器、高楼救生等领域开展了研究工作,致力于将航天降落伞的相关技术应用到更加广阔的领域范围。


多用途飞船缩比返回舱属于新一代载人飞船,这是我国新一代载人飞船的首次试验飞行,表明新一代载人飞船前期研发工作已经启动。

多用途飞船缩比返回舱高度约2.3米,最大外径2.6米,总质量约2.6吨,采用返回舱和过渡段的两舱构型。出于节省科研经费的考虑,此次执行任务的返回舱是正式型的缩小版。

返回舱在此次再入飞行过程中采取了大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿态,安装在头顶的主降落伞系统顺势迎风开伞。为增加可靠性,除了主降落伞系统,科研人员还为返回舱专门配备了我国返回式航天器使用的首顶超音速伞。

由航天科技集团公司五院抓总研制的多用途飞船缩比返回舱是我国未来载人深空探测任务关键产品,此次飞行试验成功验证了我国新一代多用途飞船的返回舱新气动外形,突破了航天器可重复使用设计、验证及评估技术,新型金属材料产品也经受住了苛刻返回环境的考验。这标志着我国载人深空探测技术迈上了新的台阶,为未来载人深空探测任务奠定了基础。

形似子弹 “实战”检验气动外形

不同于它的神舟飞船先辈们“钟罩式”的外形,多用途飞船缩比返回舱呈倒锥形,更像是一颗“子弹”。

此次任务中,返回舱通过配置气动测量传感器,能够测量返回舱再入大气层过程中的返回舱表面压力、温度和热流等数据,获取返回舱气动特性参数。这种通过实战来检验气动外形的验证形式在国内尚属首次,因此获得的数据也弥足珍贵,突破并验证了未来载人飞船返回舱的新气动外形设计。

返回舱也可重复使用 首次采用新材料

为了实现降本增效,返回舱在可重复使用技术上进行了探索,主要包含基础结构和电子产品两方面。

返回舱采取了“金属结构+防热结构”的双层设计方案,其中防热结构是可以拆卸的,因此在大气层被灼蚀的防热结构在返回地面后,可拆卸、更换。这样做不仅将节省大量的运营成本,还将缩短研制周期。

在这次的返回舱中,使用了多台随神舟飞船飞天后返回的设备,技术人员经过充分的检验、测试,“复活”了这些返回的设备,让他们成为了此次返回舱的组成部分。

值得一提的是,返回舱采用新型合金材料,这一材料在我国航天器的主结构上还是首次使用。和当前主流的航天器铝镁合金相比,它的强度更强、韧性更足,这意味着我国未来航天器有更为强健的钢筋铁骨,将极大地提升航天器的性能、延长航天器的寿命。

超音速稳定伞防“掉头” 回收着陆技术迈入新阶段

安全着陆是多用途飞船缩比返回舱试验任务的最后一根“接力棒”。

返回试验舱的气动外形是未经在轨飞行试验验证的全新设计,虽然主降落伞系统能够实现360度开伞功能,但技术人员充分考虑到返回舱在再入飞行中有可能会出现小头朝前、大头朝后的俯冲姿态,返回舱逆风而行,所以采用安装超声速稳定伞增强主降落伞系统开伞的可靠性。

充气张开的超声速稳定伞像一顶保驾护航的小黄帽,半球形的“头顶”和连接带拖曳着多用途飞船返回舱。一旦出现“掉头”现象,超声速稳定伞可凭借风力矫正返回舱的飞行姿态,从而保障主降落伞的正常工作。

走向更远的深空

随着这些技术的验证成功,我国新一代多用途飞船整体性能将实现跃升,将可以搭乘更多的航天员,还能到达更远的深空,满足未来载人深空探测任务。

多用途飞船缩比返回舱瞄准的是我国未来载人深空探测,全方位满足后续在轨服务应用以及低成本天地往返运输的使用需求。


中国下一代载人飞船渐露真容

中新社记者 张素 高凯

载人登月,载人探火,当中国航天人提出要向更远的深空进发,他们需要更舒适、更经济、更高效、可以支持远行的“代步工具”——新一代载人飞船前期研发就此启动。

26日,多用途飞船缩比返回舱按照预期,成功着陆于地处巴丹吉林沙漠腹地的东风着陆场。此前一天,该返回舱在海南文昌航天发射场搭载长征七号运载火箭成功发射。

中国航天科技集团空间技术研究院载人航天器总体研究室主任杨雷,是多用途返回舱飞行任务专家。他说,缩比返回舱的高度约2.3米、最大外径2.6米,总质量约2600千克,缩小比例是为节省科研经费。

缩比返回舱与神舟飞船返回舱长约2米、直径2.4米的指标相似。但两者的气动外形截然不同。神舟飞船返回舱是“钟罩式”,新的返回舱更像一颗“子弹”:头部小巧、底部敦实,理论上将使载人飞船拥有更强的再入大气层能力。

此前,研制团队已在地面做了模拟仿真、实物检验、风洞试验等,到底不如一次飞行试验所得更为准确。杨雷说,借助在舱内配备的数据采集系统,可以获取返回再入过程中返回舱的气动力和气动热特性参数。

这次试验还有一个目的:验证下一代载人飞船能否“重复使用”。

由于维护成本高昂,美国航天飞机虽说是可重复使用的航天器,却也是“徒有其表”。中国航天人提出的技术方案是从结构突破。“新一代载人飞船将把最外面的烧蚀层改为‘可拆卸结构’。”杨雷说,待返回舱返回地球,再把烧蚀层“以旧换新”。比如这次的缩比返回舱,就使用“金属结构+防热结构”的双层热防护设计。

此外,缩比返回舱还采用了新型合金材料,比当前航天器普遍选用的铝镁合金相比强度更强、韧性更足、抗压能力将提高近八成。这副“钢筋铁骨”必须经受住此次苛刻的返回环境考验。

中国航天科技集团公司第五研究院院长张洪太表示,一旦试验成功验证中国新一代多用途飞船的返回舱新气动外形,以及突破航天器可重复使用设计、验证及评估技术,中国载人深空探测技术将迈上新台阶。

杨雷还说,根据设想,中国新一代多用途飞船的整体性能将实现跃升,可以比神舟飞船搭乘多一倍的航天员,并到达更远的深空,与美国的“龙”飞船、俄罗斯未来载人运输系统PPTS等相比也毫不逊色。(完) 


多用途飞船缩比返回舱(以下简称返回舱):采用返回舱加过渡段的两舱构型,外形为全新的倒锥形。试验的主要任务是:获取返回舱飞行的气动力和气动热数据,验证可拆卸防热结构设计,为后续新型载人飞船的论证设计和关键技术攻关奠定基础。



专题 | 我院研制的载人深空探测“生命方舟”挺进太空!

2016-06-25 中国空间技术研究院

今天,在“长征七号”运载火箭的托举下,由中国空间技术研究院研制的多用途飞船缩比返回舱一飞冲天,挺进浩瀚苍穹,向着验证多用途飞船返回舱气动外形设计等关键技术、打造我国未来载人深空探测“生命方舟”迈出了坚实的第一步。

“多用途飞船缩比返回舱是我国载人航天的创新探索项目,是我国载人航天工程勇于担当、节约高效、跨越发展理念的生动诠释。”正如中国载人航天工程总设计师周建平所说,浩瀚的苍穹蕴含了无穷的秘密和丰富的资源,吸引着世界各国不断加快探索的步伐,而中国人求索的脚步更是从未停滞,从“神舟五号”首次载人飞行成功、“神舟七号”航天员太空漫步,到“天宫一号”与“神舟八号”、“神舟九号”空间交会对接,再到“神舟十号”太空课堂,我们正一步步缩小着与梦想的距离。

“我们研制多用途飞船返回舱是瞄准我国未来载人深空探测,全方位满足后续在轨服务应用以及低成本天地往返运输的使用需求”,神舟飞船的缔造者、多用途飞船返回舱研制单位——中国空间技术研究院院长张洪太说。

作为我国空间事业国家队的中国空间技术研究院,在脚踏实地完成好神舟飞船、天宫一号目标飞行器等载人航天工程既定任务的基础上,不忘仰望星空,先期开展关键技术攻关,高效完成了缩比返回舱从方案设计到产品总装测试的全部工作,为我国未来载人深空探测任务打造“深空方舟”。

出于节省科研经费的考虑,此次执行任务的多用途飞船返回舱是正式型的缩小版,身高有2.6米,重约2.8吨。不同于它的神舟飞船先辈们的“钟罩式”外形,它呈倒锥形,像一颗“子弹”。别看它身材不高,却肩负重任,承担着我国首次在轨获取返回舱自由飞行气动数据,首次探索可重复使用设计、验证及评估技术,首次验证新型金属材料性能及制造技术等艰巨使命。

“这些新技术是实现多用途返回舱安全可靠的‘命门所在’,虽然我们在地面会通过模拟仿真、实物检验、风洞试验等多种手段来验证,可都不如上天飞行试验准确”,多用途飞船返回舱项目技术负责人杨雷告诉记者。作为高新技术聚集地的载人航天领域以高风险而著称,从美国挑战者号、前苏联联盟号折戟沉沙,航天员命陨太空的事实就可以看出。数据显示,美国、俄罗斯在载人航天任务中都发生过多起重大飞行事故导致航天员丧生,而我国载人飞行任务保持着成功率100%的骄人战绩,这正是源自中国空间技术研究院等工程参研、参试单位“反复验证”的工作理念和严慎细实的科学作风。

“随着这些技术的验证成功,我国新一代多用途飞船将再添利器,整体性能将实现跃升,除了和神舟飞船相比,可以搭乘多一倍的航天员,还能到达更远的深空,满足未来载人登月、载人探火等任务,这和美国正在研制的多用途乘员飞行器MPCV、“龙”飞船Dragon、乘员空间运输飞行器CST-100,以及俄罗斯未来载人运输系统PPTS等‘业界大腕’相比,也毫不逊色”,研究院技术人员露出自信的笑容。


记者揭秘:长征七号将携带微缩版返回舱升空

2016-06-25 09:35    来源:央广军事

  央广网海南6月25日消息 (吴媚苗 记者张棉棉 陈欣) 我国新一代中型运载火箭长征七号将于6月25日至29日在海南文昌发射场择机发射。作为我国长征系列火箭的“新成员”,首次发射的长征七号运载火箭总长53米,起飞重量597吨,运载能力达到近地轨道13.5吨。

  据介绍,首次飞行的长征七号,在检验新一代火箭技术的同时,还将搭载多用途飞船缩比返回舱进入太空。缩比版返回舱肩负着获取飞行气动数据、验证可重复使用、新型金属材料性能等使命。这些使命又将如何实现?央广记者带您一探究竟。 

长征七号火箭缓缓移出垂直总装测试厂房 。

  灿烂的阳光、习习的海风,乳白色的长征七号运载火箭被包裹在崭新的文昌发射中心的垂直发射塔架内,进行发射前最后的准备。火箭顶端直径4.2米整流罩的外部,绘有一面五星红旗,内部就是此次任务搭载的我国新一代多用途载人飞船缩比返回舱和多颗我国自主研制的小卫星。

  新一代多用途载人飞船缩比返回舱身高2.6米,体重2.8吨。如果说神舟飞船的外观是“钟罩式”,那么,多用途返回舱看起来像更一个头部窄巧、底部敦实的“金属不倒翁”,再入大气层的飞行过程中它将采取大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿势回到地面。航天科技集团空间技术研究院多用途飞船缩比返回舱技术负责人杨雷告诉记者,这是为我国新一代载人飞船做技术验证。

  杨雷介绍到,我们现在有个神舟飞船,但是神舟飞船它的设计的任务,就是支持近地的,比如空间站、近地轨道的任务,但是如果以后,比如说我们要去登月,或者去更远的火星,它需要对飞船的能力提出来更高的要求,他们现在就提前做了一些技术的准备,是这样一个目的。

  如同高铁的流线型外观能帮助提速,航天器在高速状态下,微小的外形差别将对飞行产生很大的影响。同时,杨雷介绍,地面的模拟仿真、实物检验、风洞试验等多种手段,可都不如上天飞行试验准确。这也是此次任务的意义所在。

  杨雷表示,他们在上面设置了一套新的系统,这套系统也是国内第一套能够用于从大气层外载入飞行器采集数据的这样一套系统,通过直接测量整个飞行过程的气动参数,可以为我们后续建立飞船的气动数据库。

  从神舟一号,到神舟十号,丁是丁,卯是卯。我国的载人飞船一直都没有做到重复使用,但是,要想实现低成本的天地往返、宇宙通勤,可重复使用是技术的关键。缩比返回舱使用了“金属结构+防热结构”的双层热防护设计,就像汽车空调滤芯更换,被大气层灼烧返回地面后,防热结构可拆卸、可更换。

  杨雷向记者解释,过去防热结构和金属密封结构都是做在一块的,现在是分成两块以后,回来之后,可以把它换掉,再换一个新的,金属结构可以重复使用。包括电子设备,经过飞行,把这一套规范建立出来之后,就不用每次神舟飞船用完了,我们就不敢再第二次用了,这个飞船以后就可以有这种重复使用的能力,这样我们在以后的运营成本上,就会有一个明显的降低。   

  一旦缩比返回舱相关技术得到验证,将为我国新一代多用途飞船将再添利器。杨雷介绍,新一代多用途飞船将比神舟飞船搭乘多一倍左右的航天员到达更远的深空,满足未来载人登月、载人探火等任务,根据不同任务设置飞船布局。

  杨雷是这样向记者介绍,比如说我们去空间站,未来你飞行可能两天就要对接,或者再快的已经做到6小时了。这时候就不需要,比如说人换衣服,或者上厕所,这种空间可能就不需要了。但是你比如说要进行探月任务,他最少得需要10天的时间,可能就得需要给人一个隐私的空间,他在里面做一些自己的活动,所以是根据任务需求最后定里边的空间布局的。

   按照任务安排,长征七号发射升空后,缩比返回舱将不会在轨停留很长时间。航天科技集团运载火箭研究院长征七号火箭副总指挥张涛介绍,缩比返回舱成功返回,也是此次长征七号任务成功的重要组成部分。 

   张涛解释说,狭义的火箭发射,说“级箭分离”,火箭就算发射成功了。但是对于我们这次长七首飞任务来说,后面还有有效载荷,就是“上面级”,他们这里面有一个缩比的返回舱,就是我们未来新一代的载人飞船缩比的一个模型,大概是1比0.6左右,第二天的下午可能要返回舱返回,就是保证返回舱返回,这是最主要的,最后安全着陆返回,才算最终的成功。


院召开多用途飞船返回舱出征仪式暨空间实验室任务动员会

时间:2016-05-10 信息来源:中国空间技术研究院

        5月7日,在多用途飞船返回舱顺利通过出厂评审即将奔赴文昌发射场之际、天宫二号和神舟十一号飞船紧锣密鼓进行出厂前的准备工作之时,院组织相关参研参试单位党政正职和主管型号领导、全体试验队员,召开多用途飞船返回舱出征仪式暨空间实验室任务动员大会,进一步统一全员思想认识,明确任务攻坚重点,凝聚确保任务圆满成功的力量。

         张洪太院长、余后满副院长、张笃周副院长、庞贺伟总工程师等领导参加了动员会,并就如何科学调配资源、强化风险管控、夯实保成功的基础提出具体要求。会议由王中阳副书记主持。

        张洪太在动员讲话中指出,即将执行的多用途飞船返回舱和空间实验室任务,举世瞩目,举国关注,它们在推动我国由航天大国向航天强国迈进方面,在提升我国的科技实力、国防实力、民族凝聚力和国际影响力等方面,都有着举足轻重的意义。对于我院来说,工程任务的成功极为关键,事关院“十三五”任务能否持续增长和改革转型能否顺利推进。对此,所有参研参试人员要充分认识完成好空间实验室任务的重大意义,始终牢记我们所肩负的建设航天强国的神圣使命,坚定信心,树立誓夺空间实验室任务成功的决心,用任务的圆满成功来捍卫院在空间领域的主力军地位,牢牢把握住载人航天领域发展的主动权。

      “我们绝不辜负党和国家赋予的崇高使命,不辜负院和院党委的重托,将以昂扬的斗志和严慎细实的作风,打赢这场攻坚战,用实际行动确保任务成功,为航天强国建设做出新的更大的贡献”,正如张柏楠总师在表态发言中所说,此次动员大会的召开有力激发起院载人航天型号队伍工作热情,为实现今年载人航天任务的“三战三捷”注入了新动力。


       2016年4月24日,中科院固体所完成的“高效吸能合金及其在航天器着陆缓冲机构中的应用” 科技成果通过了安徽省科技厅组织的成果鉴定。 

       来自国防科工局、中科院月球与深空探测总体部、中国空间技术研究院总体部、安徽省金属学会、北京航空航天大学、合肥工业大学、马钢集团等九位专家组成了鉴定专家委员会。安徽省科技厅李林处长、科技成果转化服务中心徐溪红主任,合肥研究院匡光力院长,固体所孟国文所长、秦勇书记等出席了会议,韩福生研究员代表项目组进行了成果汇报。

       鉴定委员会专家在听取汇报,审查相关资料后,经质询和讨论,形成意见如下:项目组研制的高效吸能合金解决了材料合金熔炼、热加工等多项技术难题,在材料设计与组织调控方面具有创新性,其综合力学性能达到了国际领先水平;该成果为我国“嫦娥三号”着陆机构的设计与实现提供了关键材料支撑,填补了我国地外天体探测器着陆缓冲用拉杆材料的空白,为“嫦娥三号”在月面成功软着陆做出了重要贡献。鉴定委员会专家一致同意该项目通过科技成果鉴定。 

       自2007年起,固体所就开展了探月工程二期着陆器缓冲拉杆材料及产品的研究工作,承担了包括预研、初样、工艺及正样研制等在内的全过程研制任务,是该材料及产品的唯一承研单位。至2012年5月,共完成研制任务6项,交付各类样件及产品近4000件,为我国“嫦娥三号”和“嫦娥四号”探测器着陆机构设计、优化、减重和定型做出了重要贡献。2013年12月14日,“嫦娥三号”探测器在月面成功实现了软着陆,月球车与着陆器成功分离并互相拍照,证明本项目成果在“嫦娥三号”探测器安全软着陆中发挥了有效的保障作用。 

       目前,高效吸能合金作为唯一选用着陆缓冲吸能材料,正在承担火星探测器、新一代载人飞船等型号方案阶段研制任务,后续有望在航天领域实现更大突破。


       2016年4月13日,单组元60N发动机地面可靠性热试车在航天科技六院801所(上海空间推进研究所)取得成功,同时为长征五号首飞获取了宝贵的试验数据。


张柏楠代表:我国新一代载人飞船应更好用更经济

        科技日报北京3月11日电 (记者付毅飞)“我国正在研究下一代载人飞船,从设计理念到具体细节,与现有载人飞船有很大区别。”中国航天科技集团五院载人飞船系统总设计师张柏楠代表11日对科技日报记者说,“新一代载人飞船应更好用、更经济。”

        他透露,新一代载人飞船将具备多用途、可重复使用等特点,可满足未来我国载人登月等航天工程和商业市场需求。

        从国外在研新型载人飞船来看,大多数采用传统的火箭发射和降落伞回收模式。记者了解到,2015年,航天科技集团五院508所在我国北疆地区完成了特大型群伞系统空投试验,标志着我国大型群伞系统关键技术取得突破。

       两会期间,载人航天工程总设计师周建平委员谈及新型飞船,将我国新载人飞船从幕后推到了聚光灯下。一时间,相关种种推测涌现。

       张柏楠表示,网上披露的技术、参数以及配图并不准确。“部分消息应该是源于早些时候的一篇研究论文,与具体研制没有关系。”他说,新飞船目前只是在研究,国家立项之前,所有指标都不确定。


      我国也在研究下一代载人天地往返运输系统的发展思路,将瞄准可重复使用的目标,以期进一步降低空间运输的成本,提高效益。长征七号首飞搭载新一代载人飞船返回舱。

        我国无毒低污染新一代中型运载火箭长征七号将于今年6月首飞。它将搭载一个新型缩小比例的飞船返回舱,这是我国载人航天的创新探索项目。周建平表示,一次发射任务囊括试验火箭和飞船返回舱两个新品,这是我国载人航天工程勇于担当、节约高效、跨越发展理念的生动诠释。


张柏楠:重复使用载人飞船技术上不存在过多的难题。如果国家支持的话,第二代载人飞船(注:神舟飞船是第一代)会很快搞出来。


新一代载人航天器密封舱主结构材 料的发展方向和应用研究进展。 

      中南大学和东北轻合金有限公司等单位在国家项目支持下,率先开展铝镁钪合金的研制,根据我国航天工业发展需求,开发出了5B70铝镁钪合金(Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr)

       载人航天器大型密封舱主结构,主要由铝合金壁板与大型锻环成型焊接而成,直径 3~5 m,长度数 10 m。 

         中国、苏联一直应用铝镁系列铝合金:苏联用 AMГ6Al-Mg 系合金,中国用 5A06 铝镁系 合金;美国、欧洲主要应用铝铜系列铝合金,部分应用铝镁系列铝合金,如 2014Al-Cu 系合金、2219Al-Cu 系合金、 5086Al-Mg 系合金。

主结构材料升级需求 

1)更轻的重量  载人深空探测发射代价比近地轨道大得多,要求航天器具有更轻的重量、更高的效率。目前我国载人航天器结构重量/发射重量比约为24%~28%, 这个比例偏高,结构减重需求迫切,急需比强度更高的新型材料将此比例降至 20%以下。  

2)更长的寿命  未来新一代天地运输系统、地外驻留平台、月球基地等载人探测器工作和运行时间通常长于 15 年, 要求主结构在复杂的载荷环境下满足长寿命需求, 这就要求材料具备良好的疲劳特性和断裂特性。 

3)可重复使用  为了提高经济性,新一代天地往返系统等载人 航天器要求主结构具备可重复使用功能,这对主结构及其材料提出了全新的要求,需要采用服役可靠性更好的材料,并对材料损伤容限进行界定、识别及可靠性分析。 

4)更强的环境适应能力  载人航天器从近地轨道载人飞船和空间站延 伸发展至未来月球/深空探测载人飞船或长期驻留 生存基地,其密封舱主结构将面临更复杂的载荷条 件和更苛刻的环境条件,因此应具备更强的环境适应能力。

        为满足新的航天应用需求,主结构材料应该提前进行升级换代和技术开发储备,同时逐步建立相应大型部件的制备能力和相关结构制造工艺的配套能力。 

       在新一代多用途飞船大型密封舱主结构中的应用及影响因素,铝合金新材料在大型密封舱主结构中的应用主要受以下因素影响: 

1)材料性能:比强度、比模量、耐蚀性高仍是航天主结构材料永远追求的目标。  

2)基础能力:稳定保证材料高性能(各向同性) 条件下,需要具备研制直径 5 m左右大型锻环、厚度 30 mm 以上大型厚板的技术实力和条件保障能力。  

3)综合工艺性:材料成型、焊接、防腐蚀处 理等综合工艺性能优良,在经过成型、焊接制造后, 材料仍然能保持原有的高性能,并且结构制造工艺 继承性与生产成本满足预算要求。  

4)服役可靠性:在长期空间环境驻留服役、 多次往返重复使用条件下,材料仍然能保持原有的高性能和可靠性。

摘自航天器环境工程第32卷第6期

http://www.bisee.ac.cn/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20150601&flag=1


多用途飞船返回舱模型

返回舱为圆锥侧壁加球冠大底的结构构型,其结构主体分为顶部、侧壁、大底三部分。

         顶部是返回舱的主要承力部件,需在返回段开伞过程中抵抗严苛的冲击载荷。顶部有伞舱、弹射器、GNSS 天线、黑障天线等设备。

          侧壁包括防热层、蜂窝板和壁板,其中防热层有4块,并与蜂窝板粘贴在一起,再用螺接的方式与壁板上的筋相连接。侧壁上主要安装有姿态控制、气动测量功能的设备。

         大底是缓冲着陆冲击载荷的关键部位,由内外两层蒙皮以及夹筋桁条组成。大底由金属大底和防热大底两部分组成,其中金属大底上主要安装有信息管理、能源管理、回收、气动测量等功能的设备;防热大底上布设了气动测量功能设备。

多用途飞船返回舱有限元模型共有66693个节点、71956个单元

        由于多用途飞船返回舱研制任务的需要,将不开展物理振动试验,虚拟振动试验是唯一的结构振动考核方案。
        北京卫星环境工程研究所建立了整星虚拟振动试验系统,该系统包含振动台的机械子系统、控制子系统、功放子系统、滤波及放大电路子系统;并通过虚拟振动试验工程化与应用技术研究,将已经取得的虚拟振动试验技术成果转化,建立了一套航天器虚拟振动试验工程应用软件系统,包含多系统联合仿真分析模块、分析模型修正模块、夹具分析仿真模块和试验条件分析模块。

         由于正在研制中的多用途飞船返回舱只要求进行虚拟振动环境试验,所以利用此工程应用软件系统对返回舱进行验收级、鉴定级振动环境条件的虚拟试验,并作出预示和评价。多用途飞船返回舱的虚拟正弦扫频试验和随机振动试验,试验的控制误差在±5%以内,符合多用途飞船返回舱虚拟振动试验技术要求。

        40t双振动台的垂直状态有限元模型包含6300个节点、5388个单元;水平状态有限元模型包含6596个节点、5217个单元。

         返回舱夹具模型包含1537个节点、904个单元。夹具第1阶固有频率大于100Hz,满足航天器振动试验对夹具刚度基本要求。

摘自航天器环境工程第32卷第4期


           我国神舟飞船已经成功验证了载人飞船的各项关键技术,成功应用于出舱行走、交会对接等任务,从“神舟8号”开始,已经进入小批量生产阶段,并将作为空间站载人天地往返运输系统的一个重要组成部分。未来载人火星探测任务可以继承神舟飞船技术。载人航天工程已经验证了载人飞船从近地轨道再入返回技术,“嫦娥”月球探测任务已经验证了弹跳式月球再入返回技术。从火星再入返回的再入速度更高,再入气动热环境更加复杂,新型的载人飞船需成功继承前期神舟飞船的成果,并突破行星际再入返回、深空长期在轨等特殊关键技术。 

          新型多用途飞船 

          新型载人飞船要具备执行近地空间站任务、未来载人登月与月球基地、火星和小行星等空间探测任务的能力。 新型载人飞船由返回舱与推进舱两舱组成,具备整船自逃逸能力。返回舱采用倒锥型侧壁加球冠状大底的钝头体构型,为全船指令中心,在飞行过程中为航天员提供生存环境,前部安装对接机构和交会对接敏感设备;推进舱为整船提供能源和动力。新型飞船具备从火星转移轨道再入能力。 

         采用推进舱模块化设计理念来适应不同任务的速度增量需求,并通过密封舱的模块化设计兼顾人员和货物运输的能力。针对不同任务对人员运送和上行物资方面能力的不同需求,从密封舱或推进舱内部空间布局上考虑,使新飞船具备人货混运的能力,最大可适应6名航天员运送的需求。 

摘自“载人火星和小行星探测任务初步分析”


航天科技五院多用途飞船缩比返回舱项目技术组副组长杨庆

        神舟十号飞船任务完成之后,一个新的任务摆在了杨庆面前——多用途飞船。作为论证队伍中为数不多的一名成熟“战士”,他担起论证报告编写工作。在3个月的时间里,杨庆顺利完成了多用途飞船缩比返回舱项目的论证工作,工程顺利立项。立项后,在从事系统总体设计工作之余,他兼任型号调度和质量主管。

        多用途飞船缩比返回舱项目采用一步正样的研制模式,进度和质量都是第一位的。集三种角色于一身的杨庆对研制技术、计划流程进行了统筹和精细安排,组织制定了一系列针对重复使用设备、新投产品和借用产品的产品保证措施,并同步组织实施了方案设计验证、正样详细设计和产品投产交付等多线研制工作,确保了质量和进度。

        为了节省经费,多用途飞船缩比返回舱首次大量采用了随神舟飞船飞天后返回的设备。为确保质量,他组织制定了这些设备在复测、交付、验收入库、总装、电测等方面的技术和管理要求及措施,探索出了一套返回产品重复使用的研制管理方法和产品保证要求。

        因为进度紧,项目组创新管理模式,多用途飞船缩比返回舱首次取消了分系统设置,由总体直接对口管理单机。他探索总结出了新研制模式在人员责任分工和单机研制管理等方面的管理思路,为后续型号研制打下了基础。


        新一代多用途载人飞船返回舱型号项目,杨庆——载人航天总体部,他一人身兼三职,产保、进度、技术三大系统工程要素;探索并实践了重复使用设备产品保证体系;创造了12个月完成整器设计到AIT的工程业绩;突破了型号多项关键技术点。

        当世界还在关注神舟十号的时候,航天五院载人航天器总体研究室又展开了新一代多用途飞船的论证工作。新一代飞船技术先进,起点高、难度大,是我国载人航天器提水平、上台阶的关键项目。
        在方案论证的关键时刻,杨庆、吴文瑞、黄震等多位同志常常通宵达旦地做方案、改设计,终于在短短的三个月内,完成了多用途飞船返回舱的论证工作,实现了工程立项。
        如今货运飞船、新一代载人飞船型号任务正在稳步推进,载人航天器总体研究室将肩负起新的使命,走向载人航天新的征程。

方案设想
          目前我国只有长征2F一种载人火箭,经适应性改造后长征5和长征7火箭也可用于发射载人飞船。由于新一代载人飞船技术指标高于“神舟”飞船,整船重量也将显著增加,长征2F火箭已不能满足新一代载人飞船的发射要求。初步分析,经适应性改造后长征5和长征7火箭发射新一代载人飞船进入近地轨道的能力分别为14t和20t。
          对应于两种运载火箭的新一代载人飞船如图14所示,重量分别为14t和20t。飞船采用模块化设计,两飞船返回舱完全相同,推进舱携带不同重量的推进剂以适应不同任务需求。飞船的主要技术特点为:
(1) 乘员人数:2~6人;
(2) 再入速度:适应第二宇宙速度再入;
(3) 自主飞行:≥ 21天;
(4) 停靠时间:≥ 2年;
(5) 速度增量;14t飞船800m/s,20t飞船1700m/s;
(6) 任务支持:14t飞船支持近地轨道、小行星与火星任务,20t飞船支持登月任务;
(7) 构型:两舱构型;
(8) 气动外形:返回舱采用钝头体外形;
(9) 逃逸方式: 自备动力逃逸或逃逸塔逃逸;
(10) 再入热防护材料:低烧蚀轻质防热材料;
(11) 返回舱主体结构:整体壁板结构;
(12) 回收:群伞+气囊,具备海上和陆地着陆能力;
(13) 发电:光伏发电系统;
(14) GNC:高精度导航敏感器,喷气控制;
(15) 测控通信:具备黑障通信能力;
(16) 可重复使用:主要通过着陆减损设计来保证可重复使用设备在着陆过程中受到尽可能小的冲击。


2014.10

可重复使用飞船推进系统

       在五院载人航天总体部的支持下,801所开展了新一代飞船返回舱可 重复使用推进系统的研制攻关,目前已完成可重复使用推进系统方案论 证、初步方案设计,系统采用模块化设计,充分考虑推进剂快速加注、 推进系统快速检测。预计2018年飞行。


单组元推进技术

无毒单元HAN推进技术

       在863支持下,801所以新一代飞船等为应用对象开展了HAN基单元推 进技术研究。分别开展了1N 、5N、60N推力器的推力室、推进剂、催化 剂、高温材料等研究工作。 (1)1N/5N发动机实现了200℃启动,一次连续工作时间2000s,累计稳态 工作时间20000s,累计脉冲工作50000余次; (2)60N比冲224~225s,温启动温度120℃;最长单次工作时间600s,累计 工作时间1400s; (3)计划首先将用于快响卫星、运载火箭辅助推进和新一代飞船返回舱。

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