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『天津造』助力三代神舟
為航天員量身設計賦形坐墊
『神七』將再次驗證『天津設計』
神舟七號載人飛船已從北京運抵酒泉衛星發射中心,轉至載人航天發射場總裝測試廠房,『神七』任務進入全面實施階段,預計今年10月正式發射。據介紹,天津人為航天員量身設計的賦形坐墊,將為神舟七號保駕護航,這次發射將再次驗證賦形坐墊方案設計的正確性。
10個年頭打造三代飛船坐墊
『研究航天員坐墊已經10個年頭了,每一次成功,都使我們臉上的笑容更加燦爛。』天津大學快速成形中心主任崔國起回憶說,1999年,負責神舟五號飛船設計制造的相關單位找到天津大學快速成形中心,希望他們能夠承擔宇航員專用坐墊的研制任務。
接到任務後,崔國起立即和同事開始探討技術路線,並組織可行性論證。2002年下半年至2003年,該中心終於設計出了符合設計要求的賦形坐墊及其制造模具,並首次在『神五』飛船上得到成功應用。
2005年10月,『神六』飛船的成功飛行再次驗證了航天員專用坐墊設計方案的正確性。由於每次飛行都選用了新的航天員,所以每次用的設計模型都不同。由於采用了先進的設計和驗證方法,他們有信心在『神七』上再次驗證『天津設計』的正確性。
『量體裁衣』采集幾萬數據點
賦形坐墊都是根據航天員的身體形狀量身定做的。設計時,需要『量體裁衣』,僅僅有腰圍、胸圍、肩寬等簡單的數據遠遠不夠,需要用特殊的設備從航天員身上采集幾萬個數據點,這些數據會在電腦中形成一個數字化的身體模型,之後還需要按照航天醫學等方面的要求來設計個性化的賦形坐墊。
崔國起介紹說:『飛船在昇空和著陸時,會產生較大的加速度和顛簸,對航天員脊椎和頸椎會產生較大的衝擊,航天員坐墊可以有效緩解這一效應。昇空過程中,宇航員的腿部和上身是團在一起的,坐墊是用聚安酯等復合材料制造的,平均厚度大體在70毫米左右,它可提高舒適性。』飛船返回時,賦形坐墊可在發生撞擊的瞬間,有效分散人體的應力。
電腦『打印』零件制造自動化
航天員的身體數據在電腦上形成三維數字模型後,坐墊便通過快速成形系統開始打印。這可不是普通的打印機,它可以打印出立體的坐墊。崔國起介紹說:『快速成形中心的RP技術是一項快速直接地制造復雜零件的技術,可以根據零件的形狀,每次制作一個特定形狀的截面,然後把它們逐層粘起來,就得到了立體的零件,整個制造過程是在計算機控制下自動進行的。』為了保護航天員的安全,航天員的坐墊設計有點像澡盆的復雜曲面形狀,用快速成形技術驗證坐墊設計,可以將研發時間大大降低。
驗證設計采用液態光敏樹脂
驗證坐墊設計的實體模型所用的成形材料是一種液態的光敏樹脂,這種材料被激光照到的地方會立即凝固,沒有照到的地方依然是液體。為滿足坐墊設計要求,崔國起多次與航天員接觸,一旦航天員說哪裡不舒服,崔國起便會立即進行修改。為防止坐墊引起航天員皮膚過敏,坐墊制作出來後,崔國起和研究人員總是率先試坐,確認坐墊不會引起過敏後,纔交付使用。
崔國起介紹,快速成形技術已用於汽車、電子、通訊、家電等多個領域,它大大縮短了新產品的研制周期。
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