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天舟三号电源如何保障?上海航天人不放过任何一根电缆、一个参数
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来源:上观新闻 作者:刘锟 2021-09-20 15:47
摘要:天舟三号可以实现与核心舱的双向供电。

随着长征七号遥四火箭9月20日下午成功将天舟三号预定轨道,中国空间站的第二位“快递小哥”天舟三号开始了派件旅程。

就如同一座工厂、一栋楼宇,甚至一个家庭的运转时刻离不开电一样,天舟货运飞船也是如此。

刚刚出征空间站的“快递小哥”天舟三号的能源供给怎样高可靠保障?中国航天科技集团上海航天技术研究院811所为这位“快递小哥”提供了充足的能量。

能源保障的背后有怎样的故事?就此,记者采访了811所相关专家,揭开背后的秘密。

在整个空间站系统的运行过程中,货运飞船在能源供给方面发挥着重要的作用。除了给自身运转提供所需的电源外,天舟三号可以实现与核心舱的双向供电,关键时刻为核心舱提供1000瓦左右的电力。另一方面,可为采用低压电源系统的神舟飞船供电,和谐灵活,合理调配,确保整个空间站的正常运行。   

而核心舱给货运飞船供电,主要是考虑到货运飞船安装在核心舱的尾部,且货运飞船太阳电池翼体积较小,容易受到空间站其他组合体的遮挡。当然,接受来自核心舱2000瓦的电力“馈赠”,货运飞船自身需要经历一个高压并网适应的过程。

为了验证天舟三号电源分系统在空间站组合体并网供电模式下的适应性和可靠性。811所研制人员策划了多项在轨并网供电试验,开展了包括三舱联试、五舱联试等各个层级的地面并网供电专项试验。抱着不放过每一根电缆、不放过每一个参数的态度,从舱上设备状态、软件状态、测试文件、地面设备、测试流程等多个层面进行了多次确认。

同时,研制人员开展了提高可靠性的优化设计更改,811所货运飞船电源分系统主任设计师王振绪说,“货运飞船共有6个锂离子蓄电池模块,组成3个机组,每个机组里面安装了模块电压采集电路。通过对货运飞船电源分系统进行了再设计分析,发现如果在轨运行一年,会损失1安时的电池容量。尽管这样的差异不会影响货运飞船的正常运行,但经过多次确认后,我们取消了该模块电压采集电路,减小了电池容量损失,提高了充电判断的可靠性。”                              

随着今年中国空间站在轨组建任务正式开启,中国载人航天也进入了批量化生产、高密度发射时代。

从上半年的天舟二号,到下半年的天舟三号,以及后续待发的一系列货运飞船,如何确保批产状态下的高可靠性,怎样在高密度发射下有条不紊地开展一系列工作,都是亟需解决的问题。

王振绪说,从天舟三号开始,他们开始执行“在线产保”方案,将一些过程和控制节点前移,重点加强过程质量控制。按照9张表、22条产保要素,逐条查看在设计文件和工艺文件中的落实情况,确保每一条要求在文件中都有量化或可执行的依据。同时,严控产品生产过程中的工艺状态,并参考天舟一号、天舟二号的在轨飞行测试数据范围,开展成功数据包络线分析,以究根究底的态度确保产品质量满足要求。

高密度发射情况下,如何保证每年多艘船的滚动生产测试、发射场试验、飞行控制正常健康运转,也是一大考验。

科研人员在保证测试覆盖的情况下,尽量优化研制流程、测试流程及发射场流程。譬如,天舟三号取消了在北京开展的太阳电池翼与舱体的大型对接试验,将这个前后耗时近10天的大型试验的验证环节、验证目的进行分解,取而代之的是灵活机动的太阳电池翼部组件级试验。这样做的优势在于有些组件级试验可在上海直接开展。

同时优化的,还有电源分系统分流调节器的测试项目流程,让测试时间从原先的5天缩减为1天。另外,对满足一致环境试验条件的天舟三号控制单机产品进行了统筹规划,“统一控制,统一管理,流程优化后,一人可以负责多台产品,而原先需要一人或多人负责一台产品”,811所天舟三号电源分系统副主任设计师朱超说道。

栏目主编:刘锟 文字编辑:刘锟 题图来源:上海航天
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