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天津网讯城市快报记者刘晓艳“航天员坐垫的制造技术随着3D打印技术的发展也在不断进步。”6月11日下午,距离神舟十号载人飞船正式发射还有30分钟,天津大学快速成形中心主任崔国起和研究中心的工作人员围坐在电脑前,激动而骄傲地再次谈论起他们为“神十”航天员量身设计的“赋型缓冲减振坐垫”。这将是“赋型缓冲减振坐垫”继用在“神五”到“神九”之后,第6次升上太空为神舟飞船保驾护航。
根据航天员身形量身定做
作为航天员大系统中的一个重要部件,“赋型缓冲减振坐垫”可以有效减轻飞船升空和着陆时产生的加速度和颠簸对航天员身体的影响,最大限度提高航天员的舒适性和安全性。
“坐垫都是根据航天员的身体形状量身定做的。仅仅有腰围、胸围、肩宽等简单的数据远远不够,设计时,需要用流动式光学测量仪等特殊设备,从航天员身上采集大量的数据点,这些数据会在电脑中形成数字化的身体模型,并按照航天医学等方面的要求来设计。这样做是为了尽可能合理地增加身体与坐垫的接触面积,减少冲击加速度。”天津大学快速成形中心主任崔国起介绍说,“为保护航天员的安全,坐垫设计有点像澡盆的复杂曲面形状。飞船返回时,坐垫可以在发生撞击的瞬间,有效分散人体的应力。”
3D技术进步提高坐垫性能
为航天员量体,将他们的身体数据在电脑上形成三维数字模型,是研制的第一步。随后便会通过快速成形系统,也就是我们常说的3D技术打印出立体的坐垫。
崔国起告诉记者:“通过快速成形中心的RP技术,可以根据零件的形状,每次制作一个特定形状的截面,然后把它们逐层粘起来,就得到了立体的零件,整个制造过程是在计算机控制下自动进行的。这次制作‘神十’坐垫时,三维测量的像素从80万提高到200万,对航天员量体的数据采集点从几十万个增加到上百万个。”据介绍,由于从量体、设计、制作模型、模型验证到模具制作,都主要运用了3D技术,与前五代坐垫相比,“神十”搭载的坐垫从精度到舒适度再到安全度都有所提高。
刘洋说“好”让团队更自信
“‘神九’返回后,据刘洋反馈,认为我们的坐垫无论是舒适性还是安全性都很好,她的评价也让我们更加有了自信。”崔国起说,他和研制团队很早就得知神舟十号飞船仍然将有女航天员的加入。因此,天津大学快速成形中心特别派出了一支全部由女性科研人员组建的研发设计团队,专门为女航天员进行量身设计。但出于保密需要,在他们的头脑中,航天员只是一个一个的编号和编号后的一大串的测量数据。
由于有了为刘洋设计专属坐垫的经验,此次为女航天员设计坐垫过程十分顺利。崔国起和同事们用了3个月的时间,保质保量按时完成任务。
15年时间打造六代飞船坐垫
“从1998年负责神舟五号飞船设计制造的相关单位找到我们,一直到现在,研究航天员坐垫已经将近15年了。”崔国起回忆说,从“神五”到“神九”,由于每次飞行都选用了新的航天员,所以每次用的设计模型都不同,但他们绝对有信心,在“神十”上再次验证“天津设计”的正确性。
工大复合材料用于
神十飞船关键部位
天津工业大学复合材料研究所工作人员也在密切关注着有关“神十”的消息,因为“神十”关键部件复合材料采用的是他们研制的高技术含量的特种纺织增强材料。
天津工业大学复合材料研究所所长陈利教授介绍,为适应严酷的飞行环境和减轻结构重量,神舟十号飞船的关键部位选用了高性能复合材料,天津工业大学研制的特种纺织增强材料成为复合材料关键部件的首选增强骨架材料,具有重量轻、强度高、抗烧蚀的优异的性能,同时减轻了结构重量,显著提高了飞船的性能。