要聞速遞：24小時太陽能不間斷 問天實驗艙身后有這些“重慶造”

7月25日10時03分，神舟十四號航天員乘組成功開啟問天實驗艙艙門，順利進入問天實驗艙，這是中國航天員首次在軌進入科學實驗艙。同日，記者從重慶市科技局獲悉，問天實驗艙的建造和阿爾法對日定向驅(qū)動機構(gòu)背后都有重慶科研成果的支撐。?

(相關(guān)資料圖)

問天實驗艙阿爾法對日定向機構(gòu)對構(gòu)齒輪傳動示意圖。重慶大學/供圖

對構(gòu)齒輪傳動

讓太陽翼不錯過每一道陽光

問天實驗艙在預(yù)定軌道上完成姿態(tài)調(diào)整和系統(tǒng)調(diào)試后，其太陽能電池翼的阿爾法對日定向驅(qū)動機構(gòu)將投入使用。其中，問天實驗艙阿爾法對日定向驅(qū)動機構(gòu)對構(gòu)齒輪傳動由重慶大學機械傳動國家重點實驗室自主研發(fā)。

據(jù)了解，為了保證空間站源源不斷的能量供給，問天實驗艙配置了目前國內(nèi)研制的最大面積可展收柔性太陽翼，單翼全展開狀態(tài)下長達27米，面積可達138平方米，并且首次采用太陽翼雙自由度同時轉(zhuǎn)動，讓柔性太陽翼24小時不間斷追蹤太陽，確保每一縷陽光都垂直照射在太陽翼上。

“要實現(xiàn)太陽翼24小時不間斷追蹤太陽，靠的就是對構(gòu)齒輪傳動。”對構(gòu)齒輪傳動的研發(fā)者、重慶大學機械傳動國家重點實驗室陳兵奎教授介紹，這是一種新型齒輪傳動，其突出的誤差適應(yīng)能力和較高的承載能力，能夠滿足太空極端高低溫交替變化對阿爾法機構(gòu)提出的超大空間尺寸形變、高可靠、長壽命等嚴苛要求。

陳兵奎教授在機械傳動國家重點實驗室。重慶大學/供圖

“它的原理是我們受小時候滾鐵環(huán)的啟發(fā)而提出的?！标惐f，團隊開展對構(gòu)齒輪的研究最早開始于2003年，之后陸續(xù)形成了曲線-曲線、曲線-曲面的對構(gòu)圓柱齒輪、對構(gòu)錐齒輪等的理論體系。到目前為止，已經(jīng)獲得歐洲以及德國、英國、法國等國際專利3項。而問天實驗艙采用的是曲線與曲面的對構(gòu)齒輪。滾鐵環(huán)，直走的時候，鐵環(huán)垂直于地面，而拐彎的時候，鐵環(huán)與地面傾斜，因此，他便猜想，曲線與曲面的接觸會具有很好的誤差適應(yīng)性。經(jīng)過深入的研究，于是提出了具有很好誤差補償能力的線面對構(gòu)齒輪傳動。

據(jù)了解，陳兵奎教授團隊在前期積累的理論研究和工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)上，針對阿爾法機構(gòu)對構(gòu)齒輪傳動進行了近八年的攻關(guān)，攻克了極端工況下對構(gòu)齒輪設(shè)計理論與方法、多物理量作用下對構(gòu)齒輪數(shù)字閉環(huán)精密加工與測量、擬實條件下對構(gòu)齒輪加速疲勞壽命試驗技術(shù)與裝備等多項關(guān)鍵技術(shù)，并在上海宇航系統(tǒng)工程研究所、上海航天設(shè)備制造總廠、鄭州機械研究所等單位的通力合作下，最終完成問天實驗艙和夢天實驗艙阿爾法機構(gòu)對構(gòu)齒輪產(chǎn)品的交付。?

攻克多項技術(shù)難關(guān)

為實驗艙鍛造出超大規(guī)格板材

“問天”實驗艙是我國空間站中最大的單體艙段。這次用于“問天”實驗艙艙壁主體結(jié)構(gòu)建造的5xxx超大規(guī)格蒙皮板，具有高冶金質(zhì)量、高性能和高表面質(zhì)量等技術(shù)要求，構(gòu)件尺寸大，最大寬幅達到2000毫米以上，材料綜合性能要求高，生產(chǎn)難度極大。

面對國外技術(shù)壟斷、封鎖，西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司(簡稱“西南鋁業(yè)”)研發(fā)團隊克服重重困難，攻克了5xxx合金工業(yè)化生產(chǎn)中合金成分精確控制等關(guān)鍵技術(shù)，解決了5xxx合金超大規(guī)格蒙皮板研制生產(chǎn)中大規(guī)格鑄錠鑄造開裂等生產(chǎn)技術(shù)難題。最終批量生產(chǎn)出了具有國際先進水平的5xxx超大規(guī)格板材，保證了工程所需。

西南鋁業(yè)為長征五號B遙三運載火箭量身研制的5米環(huán)，是目前我國火箭用最大鋁合金鍛環(huán)。2018年，西南鋁業(yè)啟動了5米環(huán)質(zhì)量提升工作，相繼攻克了鍛造軋制變形等多項技術(shù)難關(guān)，綜合性能達到世界先進水平。10米超大型鋁合金整體環(huán)件的研制成功，更是刷新世界紀錄，為我國今后發(fā)射重型運載火箭解決了重大關(guān)鍵技術(shù)難題。

作為我國航空航天研發(fā)用鋁合金材料保障核心基地的西南鋁業(yè)，向“問天”實驗艙和長五B遙三運載火箭分別提供了70%以上、60%以上的關(guān)鍵鋁合金材料，涵蓋鍛件、板材、型材、管材等多個大類10多個規(guī)格品種。

關(guān)鍵詞： 齒輪傳動 重慶大學 驅(qū)動機構(gòu) 機械傳動 運載火箭