對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)研制

陳寶東,鄭云青,邵濟(jì)明,陳 萌

(上海宇航系統(tǒng)工程研究所,上海 201108)

0 引言

對接機(jī)構(gòu)是神舟八號飛船和天宮一號目標(biāo)飛行器實(shí)現(xiàn)交會對接的關(guān)鍵之一,是我國空間站建造的必要條件。為神舟八號飛船研制的對接機(jī)構(gòu)由上萬個(gè)零件組成,是目前我國航天器在軌使用的最復(fù)雜的空間機(jī)構(gòu)之一。其任務(wù)是在規(guī)定的對接初始條件范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)飛行器的對接、保持對接和安全分離。

本文介紹了我國神舟八號飛船和天宮一號目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)及其研制。

1 對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)組成

根據(jù)產(chǎn)品,對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)由機(jī)械組件、控制器、驅(qū)動(dòng)器和控溫儀4臺單機(jī)構(gòu)成,其中機(jī)械組件采用導(dǎo)向瓣內(nèi)翻的異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型。飛船對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件安裝在軌道艙的前端面,目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件(純被動(dòng))安裝在實(shí)驗(yàn)艙的前端面。兩對接機(jī)構(gòu)共同完成兩飛行器間的對接、保持對接和分離任務(wù),具有捕獲、緩沖、校正、拉回、鎖緊、密封和分離等功能。

飛船對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件的對接環(huán)和對接框通過絲杠6根、絲杠聯(lián)系組合、差動(dòng)組合等形成的傳動(dòng)緩沖系統(tǒng)連接,捕獲鎖3個(gè)安裝在對接環(huán)上,對接鎖12套、分離推桿2個(gè)和電路浮動(dòng)斷接器4路安裝在對接框外側(cè),密封圈2道安裝在對接框?qū)用?如圖1所示。

圖1 神舟八號飛船對接機(jī)構(gòu)組成Fig.1 Structure of docking mechanism for Shenzhou-8 spaceship

目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件的對接環(huán)與對接框固連,卡板器3個(gè)安裝在對接框內(nèi)側(cè),對接鎖、分離推桿和電路浮動(dòng)斷接器安裝在對接框外側(cè),如圖2所示。

圖2 天宮一號目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)組成Fig.2 Structure of docking mechanism f or Tiangong-1 target spacecraft

對接機(jī)構(gòu)的控制器、驅(qū)動(dòng)器和控溫儀安裝在軌道艙內(nèi)部,承擔(dān)了指令傳輸、驅(qū)動(dòng)控制、參數(shù)采集和溫度控制等任務(wù)。其中：控制器的主要功能是完成自動(dòng)控制,根據(jù)飛船自動(dòng)控制指令,按機(jī)械組件當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行邏輯分析處理,向驅(qū)動(dòng)器發(fā)出機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制信號;驅(qū)動(dòng)器接收到控制信號后,驅(qū)動(dòng)電機(jī)或電磁拖動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作,完成對機(jī)械組件的運(yùn)動(dòng)控制;控溫儀采集和傳輸機(jī)械組件、控制器、驅(qū)動(dòng)器,以及控溫儀的溫度信號,并對機(jī)械組件進(jìn)行主動(dòng)控溫,具備在軌注入功能,可改變溫度控制值或斷開/閉合指定的控溫回路。

1.2 控制時(shí)序設(shè)計(jì)

對接機(jī)構(gòu)的控制時(shí)序是根據(jù)飛船和目標(biāo)飛行器的工作時(shí)序,在測控弧度內(nèi)工作。其中對接準(zhǔn)備是在400 m停靠段進(jìn)行,包括對接機(jī)構(gòu)加電自檢、對接環(huán)推出到準(zhǔn)備對接位置。對接準(zhǔn)備過程的時(shí)序如圖3所示。

圖3 對接準(zhǔn)備時(shí)序Fig.3 Scheduling of docking preparing

在經(jīng)過140 m和30 m停靠后,飛船繼續(xù)與目標(biāo)飛行器交會,直至兩對接機(jī)構(gòu)的對接環(huán)接觸,進(jìn)入對接過程。對接過程包括接觸、捕獲、緩沖校正、拉近和鎖緊等,其過程如圖4所示。

在組合體任務(wù)完成后,進(jìn)入分離程序,其過程包括驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路加電、對接機(jī)構(gòu)自檢、對接鎖解鎖和解鎖后的機(jī)構(gòu)復(fù)位等,如圖5所示。

圖4 對接過程時(shí)序Fig.4 Scheduling of docking course

1.3 設(shè)計(jì)方案

1.3.1 捕獲功能

兩飛行器近距離交會至滿足對接初始條件后,在一定的相對速度下,兩對接機(jī)構(gòu)對接環(huán)相互接觸碰撞,兩對接環(huán)相互插入,完成兩飛行器初始導(dǎo)向。當(dāng)兩對接環(huán)端面逐漸靠近后,捕獲鎖與卡板器捕獲。

圖5 分離過程時(shí)序Fig.5 Scheduling of separating course

1.3.2 推出拉近功能

由飛船對接機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)緩沖系統(tǒng)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng),使6根絲杠運(yùn)動(dòng),從而在對接前將對接環(huán)推出,或在緩沖校正后將對接環(huán)拉近。

1.3.3 緩沖校正功能

通過飛船對接機(jī)構(gòu)傳動(dòng)緩沖子系統(tǒng)的彈簧、阻尼、摩擦等元件緩沖飛行器間的碰撞載荷,消耗碰撞能量,校正兩飛行器間的相對位置和姿態(tài)偏差。

1.3.4 鎖緊功能

兩飛行器拉近至端面接近位置時(shí),通過飛船對接機(jī)構(gòu)的對接鎖鎖緊目標(biāo)飛行器的對接鎖,實(shí)現(xiàn)兩飛行器的剛性連接。

緊急情況下,也可通過目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)的對接鎖鎖緊飛行器的對接鎖,實(shí)現(xiàn)兩飛行器的剛性連接。

1.3.5 密封功能

鎖緊過程中,安裝在對接面的密封圈被壓縮、壓緊,使對接機(jī)構(gòu)間形成一密封對接通道。同時(shí),電路浮動(dòng)斷接器也被自動(dòng)連接,實(shí)現(xiàn)電路連通。

1.3.6 分離功能

組合體任務(wù)完成后,對接鎖解鎖,解除兩飛行器間的連接,分離推桿將兩飛行器推開,實(shí)現(xiàn)分離,并提供一定的分離速度。緊急情況下,也可通過起爆火工品解鎖對接鎖,實(shí)現(xiàn)分離。

1.3.7 控制功能

載人飛船對接機(jī)構(gòu)對接分離控制設(shè)置了自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種模式,兩種控制模式相互獨(dú)立。對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)設(shè)置了必要的遙控、程控、手控指令以處理對接與分離過程中的故障。

1.4 可靠性與安全性

根據(jù)對接、保持對接和分離任務(wù)要求,對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析,針對分系統(tǒng)各工作環(huán)節(jié)開展了可靠性和安全性設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。

1.4.1 可靠性

a)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要考慮功能冗余,采用自動(dòng)控制和手動(dòng)控制方式控制對接過程?？紤]分離的重要性,采取冗余設(shè)計(jì)方案。其中,捕獲鎖和對接鎖解鎖均采用3種解鎖方式。采取的冗余措施提高了任務(wù)完成的可靠性。

b)對接機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)和測量環(huán)節(jié)采用冗余設(shè)計(jì),如主驅(qū)動(dòng)組合和對接鎖驅(qū)動(dòng)組合為雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),電磁拖動(dòng)機(jī)構(gòu)為雙線圈驅(qū)動(dòng),傳感器為多觸點(diǎn)冗余或多個(gè)開關(guān)冗余等。對不能采用冗余設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu),采用強(qiáng)度安全裕度和驅(qū)動(dòng)裕度設(shè)計(jì)以保證工作可靠。

c)為保證兩對接機(jī)構(gòu)的互換性和有溫差時(shí)的對接,對接機(jī)構(gòu)相互匹配部分采用容差設(shè)計(jì),并考慮產(chǎn)品因熱變形產(chǎn)生的尺寸變化,保證在有溫差時(shí)仍能可靠對接。

d)控制單機(jī)采用功能模塊冗余和局部電路冗余綜合的方式,如雙電源模塊、多個(gè)CPU系統(tǒng)表決、局部電路電容串聯(lián)和電阻并聯(lián)等。

1.4.2 安全性

根據(jù)對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)在軌任務(wù)與狀態(tài)分析,涉及航天員的安全性工作階段主要在組合體飛行段和分離段,與對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件的承載能力、密封能力和安全分離等功能及性能有關(guān)。涉及設(shè)備安全性的主要是控制分系統(tǒng)的安全性設(shè)計(jì)(故障隔離設(shè)計(jì)),避免控制分系統(tǒng)對飛船其他分系統(tǒng)造成危險(xiǎn)。

針對航天員安全性,按一般危險(xiǎn)源和故障危險(xiǎn)源對對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)的危險(xiǎn)源進(jìn)行分類,并就安全性設(shè)計(jì)提出應(yīng)對措施。對識別的危險(xiǎn),分系統(tǒng)采用消除危險(xiǎn)、危險(xiǎn)最小化、應(yīng)用安全裝置控制危險(xiǎn)、用報(bào)警裝置控制危險(xiǎn)、用特殊規(guī)程控制危險(xiǎn)等措施消除或控制危險(xiǎn)。主要安全性設(shè)計(jì)措施有：

a)捕獲鎖解鎖前,先卸載作用于捕獲鎖的載荷,捕獲鎖電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊有足夠的降額,提高捕獲鎖電動(dòng)解鎖的可靠性。

b)捕獲鎖設(shè)置手動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu),當(dāng)電動(dòng)解鎖失效時(shí),可通過航天員手動(dòng)解鎖。手動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)考慮了航天員操作的可行性。

c)當(dāng)捕獲鎖無法解鎖時(shí),可起爆目標(biāo)飛行器對接機(jī)構(gòu)卡板器上的火工品,解除捕獲鎖與卡板器間的連接狀態(tài),實(shí)現(xiàn)解鎖。

d)對接鎖電動(dòng)解鎖失敗時(shí),可用火工品解鎖,確保對接鎖能解鎖,實(shí)現(xiàn)可靠分離。

2 對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 總體設(shè)計(jì)

對接機(jī)構(gòu)是集機(jī)、電、熱、控制等多學(xué)科為一體的復(fù)雜空間機(jī)構(gòu)產(chǎn)品。因?qū)邮桥鲎埠蜋C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合過程,設(shè)計(jì)中須綜合考慮并掌握對接機(jī)構(gòu)的力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)布局等總體參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù),保證對接動(dòng)力學(xué)和機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的要求。同時(shí),在滿足對接要求的前提下,須考慮高低溫、熱真空等空間環(huán)境,加工精度等因素對對接機(jī)構(gòu)的精度設(shè)計(jì)、分配和保證的影響。

通過對接機(jī)構(gòu)的對接時(shí)序、總體參數(shù)、結(jié)構(gòu)布局、載荷、強(qiáng)度、精度、熱環(huán)境的適應(yīng)性設(shè)計(jì),并與動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果不斷迭代,按設(shè)計(jì)——仿真——再設(shè)計(jì)——再仿真流程,確定對接機(jī)構(gòu)的性能和載荷等總體參數(shù)。

2.2 動(dòng)力學(xué)仿真

對接首先是兩飛行器間的接觸和碰撞,而剛體碰撞的精確求解還處于理論研究階段,無法直接用于工程,另外因機(jī)構(gòu)的摩擦、潤滑、間隙、溫度的影響,傳動(dòng)鏈的局部接觸和碰撞等難以建立模型,致使保證復(fù)雜機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型精度的難度高,數(shù)值計(jì)算結(jié)果誤差較大,對接機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真困難。

在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中,仿真先行,基于掌握的對接原理,利用初步確定的基本參數(shù),建立了對接動(dòng)力學(xué)碰撞模型和對接機(jī)構(gòu)數(shù)值樣機(jī)模型,對對接動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真,確定對接機(jī)構(gòu)的緩沖參數(shù),為機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和參數(shù)修正、與試驗(yàn)結(jié)果的對比和驗(yàn)證提供了重要依據(jù)。

2.3 試驗(yàn)

對接機(jī)構(gòu)具有大量的活動(dòng)部件同步協(xié)調(diào)工作,以保證兩飛行器在對接初始條件范圍內(nèi)可靠對接。由于航天產(chǎn)品的地面試驗(yàn)子樣少、可靠性安全性要求高等特殊要求,真實(shí)模擬在軌工作狀態(tài),并通過有限的產(chǎn)品與試驗(yàn)充分驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)在各種環(huán)境中的性能和功能成為技術(shù)難點(diǎn)。

為充分驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝,設(shè)計(jì)了對接機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)方案,分別按分系統(tǒng)、單機(jī)、部件和材料級等不同級別進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。其中：分系統(tǒng)試驗(yàn)主要是驗(yàn)證各單機(jī)的機(jī)電匹配性、機(jī)電產(chǎn)品協(xié)調(diào)工作,以及自動(dòng)對接與分離時(shí)序的正確性和故障模式下對策的可行性等;單機(jī)和部件試驗(yàn)主要是試驗(yàn)驗(yàn)證單機(jī)和部件的主要性能與功能,考核其性能的一致性、穩(wěn)定性,以及對振動(dòng)、沖擊、高低溫、熱真空等空間環(huán)境的適應(yīng)性。

研制中,提前進(jìn)行了整機(jī)特性臺、對接緩沖試驗(yàn)臺、對接綜合臺和熱真空試驗(yàn)臺等大型試驗(yàn)設(shè)備的方案論證與設(shè)計(jì)。試驗(yàn)設(shè)備的提前啟動(dòng),保證了對接機(jī)構(gòu)試驗(yàn)?zāi)芗皶r(shí)進(jìn)行,為確保對接機(jī)構(gòu)的工程研制進(jìn)度奠定了基礎(chǔ)。

2.4 關(guān)鍵部件研制

對接機(jī)構(gòu)包括大量的部件,如捕獲鎖、對接鎖、摩擦制動(dòng)器、電磁阻尼器和電路浮動(dòng)斷接器等。這些部件在不同工作過程的功能各異,性能要求甚至相互矛盾。如摩擦制動(dòng)器,在對接環(huán)推出時(shí)需要其打滑力矩較大,以保證具足夠能力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)鏈的阻力,而在緩沖時(shí)則要求其有較小的打滑力矩,以保證對接環(huán)的適應(yīng)能力更佳。因此,須通過合理的設(shè)計(jì),充分的試驗(yàn)驗(yàn)證保證產(chǎn)品在不同過程的性能,保證對接機(jī)構(gòu)可靠工作。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)分為兩類：一是通用試驗(yàn),如振動(dòng)、沖擊、熱循環(huán)、熱真空等試驗(yàn),以驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)能力;二是針對對接機(jī)構(gòu)研制進(jìn)行的專項(xiàng)試驗(yàn),如整機(jī)特性測試、捕獲緩沖和連接分離試驗(yàn)、對接綜合試驗(yàn)、熱真空對接與分離試驗(yàn),以及可靠性試驗(yàn)和壽命試驗(yàn)等,以驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和工藝的可行性與正確性。通過對試驗(yàn)過程中暴露的問題進(jìn)行改進(jìn),以及再試驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)了對接機(jī)構(gòu)的可靠性增長,提高了產(chǎn)品的可靠性。

3.1 整機(jī)特性測試

整機(jī)特性測試是機(jī)械組件在出廠后及各種環(huán)境試驗(yàn)后必須進(jìn)行的性能測試,其中包括等效性能、捕獲鎖的捕獲力/分離力等測試。整機(jī)特性測試臺如圖6所示。對經(jīng)振動(dòng)試驗(yàn)、熱循環(huán)試驗(yàn)、熱真空對接與分離全過程試驗(yàn)前后的機(jī)械組件進(jìn)行整機(jī)特性測試的結(jié)果表明性能一致性好,說明機(jī)械組件能經(jīng)受力學(xué)環(huán)境和熱環(huán)境的考驗(yàn)。

圖6 整機(jī)特性測試臺Fig.6 Test system of docking mechanism

3.2 連接分離試驗(yàn)

連接分離試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)連接分離性能參數(shù)設(shè)計(jì)的正確性,考核對接機(jī)構(gòu)主、被動(dòng)機(jī)械組件在設(shè)定故障條件下連接及分離的功能與性能,考核連接分離的可靠性。

連接分離試驗(yàn)在對接緩沖試驗(yàn)臺上進(jìn)行,是對分離過程的全物理模擬。對接緩沖試驗(yàn)臺以實(shí)物方式模擬主動(dòng)飛行器和被動(dòng)飛行器的質(zhì)量特性,對接機(jī)構(gòu)產(chǎn)品安裝在飛行器模擬件上,完成連接分離過程。對接緩沖試驗(yàn)臺如圖7所示。

圖7 對接緩沖試驗(yàn)臺Fig.7 Docking platform test system

3.3 對接綜合試驗(yàn)

對接綜合試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證對接機(jī)構(gòu)在常溫和高低溫環(huán)境中各種對接初始工況條件下的捕獲與緩沖能力。

對接綜合試驗(yàn)在對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺上進(jìn)行,采用半物理仿真的方法實(shí)時(shí)模擬兩飛行器在設(shè)定對接初始條件下的對接動(dòng)力學(xué)過程。其中主動(dòng)機(jī)械組件安裝在綜合臺的上平臺,被動(dòng)機(jī)械組件安裝在運(yùn)動(dòng)模擬器上,均為真實(shí)產(chǎn)品。兩飛行器的質(zhì)量、慣量特性和飛行器姿控系統(tǒng)作用采用數(shù)學(xué)模型模擬,由六自由度運(yùn)動(dòng)模擬器實(shí)現(xiàn)兩飛行器的相對運(yùn)動(dòng)。兩飛行器接觸前的相對運(yùn)動(dòng)根據(jù)交會的對接初始條件給出,兩個(gè)對接飛行器接觸后的相對運(yùn)動(dòng)由六維力傳感器測得,相互作用力由數(shù)學(xué)模型實(shí)時(shí)計(jì)算獲得。對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺如圖8所示。

圖8 對接綜合試驗(yàn)臺Fig.8 Docking general test stand

利用對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)會完成了多種初始條件、溫度條件偏差下的對接綜合試驗(yàn),充分驗(yàn)證并摸索了對接機(jī)構(gòu)的捕獲緩沖能力,為交會對接任務(wù)的成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 熱真空對接與分離試驗(yàn)

熱真空對接與分離試驗(yàn)的目的是在熱真空環(huán)境條件下,考核對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件對接與分離全過程的功能及性能滿足狀況,驗(yàn)證機(jī)械組件對熱真空環(huán)境的適應(yīng)能力和主、被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)有溫差時(shí)的對接能力。

熱真空試驗(yàn)時(shí)將對接機(jī)構(gòu)置于熱真空試驗(yàn)臺上,整體吊入真空罐進(jìn)行試驗(yàn)。該試驗(yàn)?zāi)苣M兩飛行器對接縱向等效質(zhì)量,可以設(shè)定一定的對接初始條件,實(shí)現(xiàn)主、被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)的碰撞、捕獲、緩沖、校正、拉近、鎖緊與分離的全過程。熱真空試驗(yàn)臺如圖9所示。

熱真空對接與分離試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明對接機(jī)構(gòu)機(jī)械組件具有適應(yīng)熱真空環(huán)境的能力,可在熱真空環(huán)境中完成對接與分離任務(wù),經(jīng)歷熱真空溫度循環(huán)后機(jī)械組件性能穩(wěn)定,與試驗(yàn)前無明顯差異;主、被動(dòng)對接機(jī)構(gòu)有溫差時(shí)仍能可靠對接。

4 研制情況

圖9 對接機(jī)構(gòu)熱真空試驗(yàn)臺Fig.9 Docking test system in thermal vacuum

根據(jù)中國載人航天戰(zhàn)略要求,從1994年起開展對接機(jī)構(gòu)的論證,1996年完成對接機(jī)構(gòu)緩沖系統(tǒng)試驗(yàn)樣機(jī),1998年完成對接機(jī)構(gòu)原理樣機(jī),2000年完成對接機(jī)構(gòu)原理樣機(jī)改裝和試驗(yàn)。2001年,開展了攻關(guān)樣機(jī)設(shè)計(jì)、攻關(guān)樣機(jī)研制、動(dòng)力學(xué)仿真和試驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù),以及捕獲鎖、對接鎖、摩擦制動(dòng)器、電磁阻尼器、電路浮動(dòng)斷接器等8個(gè)部件和潤滑、密封兩項(xiàng)技術(shù)的攻關(guān)。通過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)初步確定了對接機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸,掌握了對接機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)技術(shù)和對接動(dòng)力學(xué)仿真方法,并通過試驗(yàn)驗(yàn)證初步掌握了對接機(jī)構(gòu)地面試驗(yàn)的方法,突破了8個(gè)關(guān)鍵部件的研制技術(shù)和潤滑、密封技術(shù),攻關(guān)階段的總體設(shè)計(jì)與仿真分析方法。2 005年3月,對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)進(jìn)入方案研制階段,通過了方案樣機(jī)整機(jī)特性測試、電系統(tǒng)測試,并完成了補(bǔ)充的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。2006年9月,對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)轉(zhuǎn)入初樣研制階段,完成了全部的力學(xué)環(huán)境鑒定試驗(yàn),完成了各種初樣條件偏差下的捕獲緩沖試驗(yàn)和連接分離試驗(yàn)。對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明：對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)能適應(yīng)飛行過程中各種載荷和環(huán)境條件;能完成捕獲緩沖、連接密封和分離功能;同一產(chǎn)品在經(jīng)歷各種環(huán)境條件后,性能無明顯變化,保持相對的穩(wěn)定。2009年12月16日,通過了神舟八號飛船對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)初樣轉(zhuǎn)正樣院級評審。2011年11月3日,成功實(shí)現(xiàn)了神舟八號飛船和天宮一號目標(biāo)飛行器的首次在軌對接。

5 結(jié)束語

神舟八號飛船和天宮一號目標(biāo)飛行器的對接機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)采用異體同構(gòu)周邊式構(gòu)型方案,具捕獲、緩沖、校正、拉近、鎖緊、密封和分離等功能。研制過程中充分重視產(chǎn)品的可靠性和安全性,進(jìn)行了大量的地面試驗(yàn)驗(yàn)證。從預(yù)先研究到工程研制,歷時(shí)17年,終于實(shí)現(xiàn)了在軌的成功對接。這標(biāo)志著我國突破了空間站建造的關(guān)鍵技術(shù),成為世界上第三個(gè)獨(dú)立掌握交會對接技術(shù)的國家,也為后續(xù)月球采樣返回、載人登月,以及深空探測用對接機(jī)構(gòu)的研制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。