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“神十三”航天員出艙“感覺良好” 離不開他們打造的“飛天”戰袍

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2021-11-22 16:54 | 稿件來源:科技日報

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目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站三次出艙活動的考驗,確保了航天員在軌出艙活動任務的順利實施。服裝的適體性也已獲得出艙航天員們的好評,他們一致認為,進行適體性優化後的艙外服活動性更好、舒適性更佳。

航天員翟志剛身著水下訓練服(艙外服之一)進行水下出艙訓練 中國航天員科研訓練中心供圖

手套設計師對艙外服手套進行測試 中國航天員科研訓練中心供圖

11月7日晚,我國航天員翟志剛和王亞平身穿新一代“飛天”艙外服行走太空,王亞平由此邁出了中國女性航天員太空行走的第一步。

新一代“飛天”艙外服的一項突出特點,是對軟結構(即上下肢)進行了優化設計。在神舟十二號任務中展示的前兩套艙外服是對上肢進行了適體性優化設計,此次任務中王亞平所穿的艙外服對下肢也進行了適體性優化,更適合體型瘦小的航天員。此外,新一代艙外服還對手套進行了分型設計,王亞平在本次出艙活動中使用的艙外服手套就是為女航天員定制的XS號。

這項創新成果出自中國航天員科研訓練中心艙外航天服研制團隊之手。他們在新一代“飛天”艙外服出廠前的數月,順利完成了優化改造任務,讓航天員們披上“飛天”戰袍漫步太空。

新銳設計師直面優化挑戰

擺脫臃腫、笨重,讓艙外活動更自如……這是航天員心中理想的艙外服標準,也是設計師們的研制目標。

2020年2月,航天員在穿著水下服進行試驗後反饋,艙外服存在偏大、操作不便等問題。這讓設計師們坐不住了,開始設計適體性優化方案並進行論證。

經過9輪的反復修改,適體性優化方案終於通過。2020年3月底,上級拍板要啟動艙外服軟結構適體性優化項目。這一消息讓設計師們歡欣鼓舞,但是研制時間由數年縮減為數月。

在產品研制之初,相關領導作出了一個大膽的決定,把一群30歲出頭的年輕設計師推向研制舞台,承擔軟結構——上下肢和手套的適體性優化設計,他們大都是首次參加型號任務。

進行上下肢的優化升級,就是將艙外航天服臂展和下肢各縮短10厘米。這聽起來容易、做起來難,減尺寸的同時,還要保證航天服關節部位的靈活性、讓阻力矩更優化,設計難度頗大。

航天員進行艙外活動主要靠上肢和手,而後是下肢。依據需求的迫切程度,團隊成員按照上肢、手套和下肢的順序進行交付。

箭在弦上,不得不發。團隊立下了軍令狀,把任務量化到天,每天採取日報制。

每日對著電腦上的日報表挨個打卡,如果出現“攔路虎”,也一定要在當天加班加點拿下,上肢設計師冉倩幹起活兒來雷厲風行。

“決不讓問題過夜,延誤後續時間!”憑著這股子勁兒,冉倩提前了一個月通過評審。

手套的交付時間雖然略晚,但是手套設計師尚坤的壓力並不小。畢竟人的手型和手指寬窄長短各異,要保證每個人都穿戴合適,真是件難事。

既要針對原有的S、M、L三種型號的指叉貼合度和虎口張開角度進行優化設計,還要將使用人群多的M號細分為M-1和M-2型,此外還要針對女性航天員新增XS號。

XS號手套設計,團隊以前沒有積累過相關研制經驗,只能從零起步,手套設計師尚坤負責開墾這塊“處女地”。首先要重新打造手模,當時正趕上疫情,不能跟廠家面對面交流,只能通過視頻進行遠程溝通,這給工作增加了難度。但尚坤憑著過人的耐力,把XS號手套圖紙一點點給“拼”了出來。

下肢設計師劉東嶽身兼多職,經常晚上加班加點和備崗白立春一起接著幹活。

下肢組件體積大,優化涉及尺寸數據多,尤其多種狀態下的尺寸測量工作十分耗時、費力。但劉東嶽從沒怕麻煩,每次他都鉆進服裝仔細測量內部容腔高度數值,反復穿脫體驗觸感,通過親身體驗獲得了更好的優化效果。

夫妻檔默契配合大幅縮短工期

圖紙設計定型後,如何把二維圖形變成三維,最終制作成實物?這就是服裝車間的活兒——每個人的體型和手的尺寸都不同,要讓所有航天員都試穿戴滿意,才是終極目標。

這次攻關任務時間緊、壓力大,車間派來一對工齡20年左右的夫妻骨幹齊上陣。

嬌小秀氣的妻子蘇軍燕是工藝設計師,負責制板。一把直尺、一支鉛筆和一個剪刀,在她一雙芊芊玉手的擺弄下,就把設計師的平面圖形轉化成一片片或大或小、形狀各異的樣板裁片。

每張薄薄的裁片上畫滿了尺寸,被打上一個個小孔,折上層層小褶,做好詳細標記,再用袋子精心分裝好,送往她的愛人——縫紉組組長楊金興那兒。

楊金興幹的活可謂是“指尖上的藝術”。

寬敞的縫紉車間裏,擺放著一排排縫紉機,楊金興埋頭坐在桌前,手間飛針走線,挑、拈、提……一系列動作,如行雲流水,一氣呵成。他眼珠子瞪得老大,絲毫不敢分神,這個東北漢子像呵護孩子一樣照料著他指尖的作品。因為他手上的作品價值不菲,容不得丁點失誤。

楊金興出手的產品看不出手縫的痕跡,針腳和機縫的一樣。除此以外,楊金興還將縫好的限制層和外面的熱防護層及裏面的氣密層進行粘接、縫合和組裝。光一個單品,圖紙有一百多頁,工序就有數百道。

夫妻倆在工作上也是一對好搭檔,工藝設計和加工兩道工序本來就是相輔相成,兩人經常一起交流心得,相互給出建議。由於兩人配合默契,設計和加工並行,極大提高了工作效率。

那時,蘇軍燕傍晚常在樣板間內加班,9歲的女兒在一旁做作業,對門的楊金興也在伏案工作。

為了趕任務節點,他們兩口子也是“白加黑”地幹,節假日也不例外。每天晚上,蘇軍燕九點半下班帶女兒回家,楊金興十一點半再回家,每日如是。

在這樣的工作強度下,產品修改的叠代周期非常短,從設計修改到加工成品,從以前的一個月縮短到一周。

靠信念支撐完成“熬人”測試

一個人,在一個空曠的測試間,面對測試台上的一個緩緩轉動的上肢結構試驗件,盯著顯示屏上連續跳動的數字……每天重復做兩三千次這樣的測試,連續20余天,從早到晚。這就是上下肢測試員白立春的工作常態。

產品定型後,要經歷性能和壽命測試,測試產品的關節活動性、氣密性、重量、外形尺寸等方面,每件產品要經過數萬次的測試。

這是一件極其枯燥單調的活兒。用白立春的話說,“這非常熬人。如果沒有信念支撐下去,真是很難堅持”。

如果說上下肢的測試是個熬人的活,那手套的測試就是個既熬人還消耗體力的活。

手套放在測試箱裏充上壓,模擬太空環境。測試操作員要把整只胳膊塞進測試箱,戴上手套,體驗抓握和腕部轉動效果。充上40千帕大氣壓的手套,像個膨脹的面包,每次抓握和轉動都不那麽輕松,胳膊還要一直架著。

據手套測試員劉少傑說,一天這樣做數千次下來,手都會水腫。

這支團隊的終極目標只有一個,那就是為了航天員能穿上更合適的艙外服、更自由地飛翔。

目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站三次出艙活動的考驗,確保了航天員在軌出艙活動任務的順利實施。服裝的適體性也已獲得出艙航天員們的好評,他們一致認為,進行適體性優化後的艙外服活動性更好、舒適性更佳。

【編輯:凌玉辉】

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