嫦娥五号“月面国旗展示系统”研发纪实:一面国旗,十年见证

张冰瑶、武勇江/微信公号“装备科技”

2020-12-04 02:17

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2013年12月,嫦娥三号探月,嫦娥着陆器和玉兔月球车互相拍照,月球车“胸前”的五星红旗鲜艳夺目。月球上首秀“留影”,国旗是“静静躺在玉兔怀里”。2020年12月3日,在嫦娥五号探测器完成采样任务上升起飞前,国旗展示系统成功在月面打开。从2011年国旗展示系统开始预研立项到2020年成功实现“自拍”,十年间所有的坚守与付出,在这一刻,对中国航天科工集团有限公司国旗展示系统产品研发团队而言,一切都是值得的。
科学攻坚,万道难题悉数破解
国旗从“静若处子”到“动若脱兔”,一面旗,一张图,一种能力,成功背后凝聚着航天人的不懈追求。作为此次国旗展示系统的主管工艺师,数年的攻关、几载的蛰伏,如今一朝梦圆,在激动自豪的同时,航天科工所属航天三江红峰公司主管工艺师黄敏深知其中不易。航天三江产品亮相太空已经不是第一次了,“太空厨房”、“太空医院”已经多次随航天员出征。而这次研制月面国旗展示系统,对这个团队来说一切都需要从零开始。无限挑战也意味着无限可能,一向要强不服输的黄敏没有退缩。
生产开始,挑战就来了。国旗展示系统由月面国旗、压紧释放装置、展开机构三部分组成。红峰公司主要承担展开机构机加件的加工。整套系统在折叠状态下像超大号的“月光宝盒”,长约半米多,随嫦娥五号着陆月球后接收指令解锁打开。系统的终极任务是“旗开得胜”:国旗能顺利展开,并且打开之后不变形。但登月的前提是:系统足够轻。几十个零件都要想方设法“变苗条”。
国旗的“旗杆”顶端有一个空心球,作用是固定旗杆,让外形更美观,并且为了降低飞船载荷,其重量必须小到极致。公司从未加工过此类空心球,节点紧急,又无经验借鉴,只能“想破脑袋”去做。或许是“妙手偶得”,在无路可走的时候,家里孩子的一个玩具扭蛋带来灵感,扭蛋外表浑然一体,完全看不出是两个部件。制作两个半球,加工螺纹,就能组合为完整球体。但想要实现完全密闭式的“天衣无缝”并不容易。球壁薄如头发丝,加工螺纹相当于在头发丝上做微雕,既要结实又不能有丝毫裂纹。
需要经过大量的精细计算,才能得出可靠的螺距和螺纹环数。带着疑问,黄敏马上跟车工廖光恒沟通,能否一试。半天后,加工成功,球体外部又车了一刀,双保险保证“永不分离”,零件顺利通过多项试验考验,获得认可。此项工艺后来获得发明专利。
国旗代表一个国家的尊严和荣誉。“那是国家的脸面,我们必须要保证它一尘不染。”整套系统中,国旗被完全收纳在“旗杆”里,一起固定在基座上,在登上月球前都处于“密封”状态。随火箭发射升空,期间要经受高温高热考验。要确保基座“零变形”、旗面“无污染”,密封圈至关重要。黄敏与设计师对产品结构进行优化,经过反复试验成功解决问题。地球上的试验解决了,月球上的怎么办?月球的重力只有地球的六分之一,按照月球重力设计的国旗展示系统,在地球重力下扭簧力矩不能将系统展开,无法判断试验成功与否。这就需要进行月球环境模拟实验。黄敏反复摸索,设计出了一套试验装置来模拟月球重力,将展示系统固定在上面进行试验,成功验证系统在月球时的展开情况。
无限尝试,完美答案追求放心
“上天的产品,质量必须万无一失。”这是每个参与者的不懈追求,也是航天人自豪的底气。整个项目研制,每一步都是第一次。“摸着石头过河”,无论是设计师、工艺师还是负责加工的工人师傅,都要考虑到所有可能的细节。一直大步向前的黄敏,见证了团队为了寻找最完美的答案,每一次的执着拼搏。
首席钳工李基平,负责零件的钳工加工工序和整套系统的零件装配。“我是1964年原子弹爆炸那天出生的,干航天是一种缘分,参与国旗展示项目更是使命,必须要干好。”面对任务,在一线摸爬滚打几十年的他同样感觉责任重大。负责国旗展开的扭簧是整个系统的关键件,它的力学性能直接关系到整个系统的成败,寻找最佳测试方法是当务之急。生产现场噪音大,为杜绝零干扰,他将攻关搬到了“李刚工作室”。经过一个多星期的闭关尝试,终于啃下“硬骨头”。整套展示系统零件多,最小的不过指甲盖大,攻丝中部分异形零件只能靠手工一点点掌握。为保证旗面一尘不染,李基平干活戴上了白细纱手套干活,就怕指甲划到旗面涂层。
数控铣的每一次加工,各类刀具是必备“武器”。在数控铣班组,刘海刚和姚峰成是有名的“刀郎”。两人都喜欢干研制产品,碰到高难度的“大活儿”自然当仁不让。一级杆、二级杆是展示系统的重要组成部分,加工过程中极易变形。负责一级杆加工的姚峰成,曾在高倍放大镜和高聚光手电筒的辅助下成功完成过神舟配套产品的“微雕”。这次他却说:“一接到图纸脑袋都大了”。二级杆加工者刘海刚,技师协会的一员稳重大将,更是直言“遭遇了职业生涯中的最难挑战”。二人迅速组成“联盟”,分析难点,开始试加工,在选刀、选择“秘笈”、确定“招数”中进行多种谨慎尝试。“最苦恼的是几种方案,不知道哪种最好。设计的理论方案可以仿真,但实操只能一点点试。”上完晚班回到家已经深夜12点,姚峰成睡不着,坐在阳台上琢磨下一步的预案。刘海刚也睡不好觉,心里总想着怎么干才能最好。
两人在日夜攻关中不断磨砺。“产品是我们的脸面,也是单位的脸面,航天的脸面,中国的脸面。”“登月的时候可以自豪地跟自己的孙子说,这个是爷爷做出来的。”加工方法定型,“心头大患”解决了,同一战壕的战友又开始吹毛求疵的互相“挑刺”,对进给速度、切削深度等细节锱铢必较,甚至每次干完,都很郑重地对光查看细节,像观赏艺术品和试戴贵重首饰一样小心,然后放进自制的精美包装箱。
无悔坚守,旗帜飘扬一朝梦圆
在“国家利益高于一切”的面前,航天人默默坚守,慎终如始。过程总在反复,节点刻不容缓。一旦有紧急情况,必须整装待发。
过年前一个风雪交加的夜里,还在加班的黄敏接到电话:“零件要送去专业机构做检测,工艺和检验必须在现场盯着,保证完全符合标准。明天必须到现场。” 天寒地冻,10岁的女儿独自在家,“我老公当时在几十公里外做试验,我回家收拾行李马上就得出发,只能让他尽快往家赶。” 夫妻二人都奋战在航天一线,这样的接力是常有的事。当天晚上赶到武汉,第二天一早7点的火车,赶到目的地已经中午1点多,匆匆吃了碗面,黄敏就跑去全程“盯梢”。几十件产品验完,已经是晚上八点多。第二天又回到厂家检测其他性能,下午带着检测报告和产品回到公司,才算是大功告成。两三天时间,争分夺秒,跨越几千里,虽然身心俱疲,黄敏回来的时候心情却特别好,“没有这个零件,整套产品就装配不了,生产就会停滞,大家都很着急,这下终于解脱了。”
发射前的技术保障工作中,“护旗手”李基平几乎全程紧跟,北京、上海、沈阳、西安……天南海北。每次试验都要模拟旗帜打开,结束后李基平都要根据现场需要对系统进行细致拆装,收拢国旗,既要保护旗面,又要保护整套系统的外观。经常是接到通知,带上产品、工装、设备、行李包跟时间赛跑,不是赶火车,就是赶飞机。一出差短则几天,长则半个多月。“踩着风火轮”去,整个拆装、收拢花不了20分钟,等待却需要20多个小时。入职五年的朱俊峰是李基平的“替补”。说到项目参与,这位90后小伙很激动。“有次跟设计师出差,第一次接触航天模拟试验,在监控室虽然看不懂数据,但看到试验人员工服上的中国航天标志,还是莫名的兴奋。”
“经过无数次摸索,定型的产品在外观上更漂亮,尺寸上更精细,细节上更完美,功能上更稳定,整套产品都很完善。我们很有信心。”旗开得胜,放心的质量换来月宫上的精彩亮相,所有的努力都有了结果。
(原题为《面国旗,十年见证——嫦娥五号“月面国旗展示系统”研发纪实》)
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责任编辑:王晓峰
澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 嫦娥五号,国旗

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