年7月24日，中国空间站问天实验舱成功发射。问天实验舱舱体总长17.88米，直径4.2米，发射重量23吨，相关指标比天和核心舱还要高，可谓更“强”更“壮”。制造这样的“大个子”，对中国航天实力是极大的考验。
厂是我国卫星、飞船研制的重要单位，也是空间站舱段结构的主要研制单位，已经完成了天和核心舱的研制任务。建造问天实验舱，挑战更多、难度更大，工艺技术人员凭借技术创新开展了顽强的冲锋，不仅创新突破了工艺瓶颈，研发了系列关键技术，保证了问天实验舱按节点高质量交付。
双筋皆修，虚实结合
问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱三部分组成。其中，气闸舱肩负着长寿命及多种设备安装的使命，对重要承力结构件的要求很高。经过论证，决定采用承力能力更高的内外双筋壁板结构。
与常规的外置筋壁板不同，内外双筋壁板需要在其内圆柱面上增加内置筋。这一操作的成形实施难度很大，而且成形缺陷、成形精度难以控制，稍有不慎即会出错。
从单筋到双筋，难度不仅仅是翻倍。外筋在外面，看得见、好操作；内筋在圆柱面内部，不仅不好操作，还要浑然一体、要求很高。研制人员开展了大量论证，进行了持续的数值仿真和试验验证。经过反复分析测试，设计了这样一种模具，先分、再拼，过程中压弯、成形。这种模具设计过程中，又出现了新的难题：内置筋的压弯成形轨迹是怎样的？工艺参数怎么设定？……这些问题以前从未遇到过，是必须啃下的硬骨头。
大家沉着冷静，开展了大量的缜密计算与论证试验，终于得出了优化的压弯成形轨迹，设定了合理的成形路径和压弯工艺参数。模具搞出来了，内外双筋壁板一次精密成形，满足了设计需求。问天实验舱中的工作舱舱段近10米长，是我国目前为止最大的载人密封航天器舱体。为了保证舱外安装载荷的正常工作，舱外72个设备支架的接口精度要求特别高。但正是因为“个子大”，舱体结构上的精密接口尺寸受温度的影响被放大了，导致支架装调过程中测量误差大。与此同时，当前大型舱体研制使用的厂房空间大，产品研制周期长，实现厂房长时间恒定温度环境的难度很大。
为此，工艺人员集思广益，巧妙提出了一种虚拟恒温测量方法，依靠数学矩阵计算原理，通过将大尺寸调测转变为小范围精测，化繁为简、变大为小，得到从“实际到虚拟”的温度补偿值，从而将易受温度影响的测量环节可靠且稳定，最终保证了支架装配的高精度，成功为问天舱这个大体格雕琢出一个身形精准的外形，顺利保证了问天舱舱外载荷的高可靠工作。
以柔化刚，随心而动问天实验舱舱体有一个为航天员出舱使用的舱门，舱门的门框是由焊接的工艺方式连接的，是典型的空间曲线焊缝，要求焊接变形小、质量高，以便于后续安装舱门时的顺畅和航天员在空间站中使用便利。
从平面到空间、从直线变曲线，焊接难度也呈指数级增加，对于此类空间曲线焊缝的焊接，在以往型号研制过程中均采用手工的方式来完成，而问天舱产品焊接厚度增加到了5mm，技能人员手工焊接时需要一层一层地焊，热量输入大、产品尺寸不易把握，焊接后的结构应力大，无法满足空间站长期在轨运行的高可靠要求。 怎么办？工艺人员反复研究，只有一条路可走，那就是空间曲线自动化焊接。针对这个新技术，工艺人员夜以继日的攻关、测试，设计了可柔性变化的焊接工装，以柔化刚、借力打力，既满足了自动化焊接的功能，又保证了空间曲线轨迹的可靠连接，顺利完成了密封舱舱门门框的焊接，各项指标均满足设计要求。 问天实验舱的舱壁加热管路可谓是舱体的太空防护衣，是贴合舱体内壁的温控层，将确保航天员们在问天舱中一直是适宜的温度。问天舱结构的增大，对舱壁加热管路的研制提出了新的挑战：大空间代表了加热管路的数量进一步增加，管路布局的整体走向且是空间的三维结构，为此加热管路截面设计成了“Ω形”，类似一个圆形加一个平面，其平面与舱体内部的曲面要高度地贴合在一起，以利于温度的灵敏控制。如何实现有效贴合呢？工艺人员充分发挥创造力，创新提出了采用“柔性分区+整体成形”的技术手段，即以管路三维曲面高精度制造，贴合在问天实验舱舱体的内表面上，可谓是“随形而动”，顺利保证了舱壁加热管路的制造需求。意与形合，质量为纲 所谓“意”，指在航天产品的研制过程中，要时刻保持如履薄冰、如临深渊的质量意识，将“风险识别到位、技术状态控制”始终放在首位。通过“意”的内化，制定空间站问天舱的产品保证计划与流程，全面、有序、规范地开展产品保证工作。 所谓“形”，指依据总体要求，在继承空间站核心舱产品研制经验的基础上，识别问天舱的技术风险与产品保证要素，制定相应的控制措施，建立问天实验舱产品完备的“生产基线”，全面梳理、细化、量化问天舱产品保证控制要素，并纳入研制流程实施。问天舱研制过程中，充分地将预先验收工作提前进行，及时发现并解决问题，确保产品实物与技术要求一致，无问题零疑点高质量出厂。 意与形合，体现了航天人追求的近乎完美的严苛质量，代表着质量要求的产品保证工作，贯穿着问天舱产品研制的全过程；随着产品保证工作的逐步贯穿、渗透，才将这么复杂的问天舱研制路线清晰地梳理出来。正是由于研制过程精密细致的质量保证工作，问天舱才得以茁壮成长，成功实现了“一次做对、一次做好，一次成功”！通过一系列技术创新和科学管理，通过一次次解决技术难题，航天人成功研制出了问天舱这个空间站中最强壮的大个子。未来的很长的时间里，这个强壮的身影，将会用优异的在轨表现，在太空家园中迎接着来自地球母亲的客人！
来源：五院厂
文字：张霞、樊晓霞、李彩玲、陈袁、王天明
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