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            哈爾濱工業大學研究成果成功應用於新一代載人飛船

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              近日,中國新一代載人飛船試驗船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸,試驗取得圓滿成功。哈工大新型防熱材料等研究成果在載人飛船上成功應用,建校100周年專屬物品也搭乘載人飛船遨遊太空後返回。

              產學研融合 哈工大和北京衛星制造廠有限公司聯合研發新型防熱材料 保障載人飛船試驗船成功返航

              新一代載人飛船試驗船熱防護系統首次采用哈工大與北京衛星制造廠有限公司聯合研發的新型超輕質低燒蝕防隔熱一體化復合材料技術方案,與傳統AVCOAT材料相比,整體減重30%以上,防熱效率大幅提升,有效載荷明顯提高。熱防護系統承受住瞭再入返回過程中最高2000℃以上的高溫燒蝕,保障瞭返回艙的成功返航,為我國更高效、安全、經濟地開展載人深空探測、近地空間站運營打下瞭堅實基礎。

              熱防護技術是應用於深空探測飛行器、高超聲速飛行器等重大戰略需求的關鍵技術之一,輕量化、強韌化、抗燒蝕、耐超高溫是熱防護系統研究的焦點。新一代載人飛船要求具備第二宇宙速度返回能力,同時承載更大的有效載荷,對返回艙在熱防護系統輕量化、防隔熱、氣動外形保持和長時間服役能力等方面提出瞭更為苛刻的要求。

              圍繞新一代載人飛船對熱防護系統的迫切需求,航天學院復合材料與結構研究所杜善義院士提出“輕是基礎,熱是關鍵”的指導思想以及“理工結合,服務航天”的發展理念。多年來,韓傑才院士、張幸紅教授團隊在超高溫熱防護材料領域集智創新,深耕細作,解決瞭載人飛船在大熱流、高沖刷和長時間再入環境下超輕質低燒蝕防隔熱一體化復合材料的多尺度-多級次構築、有機無機雜化高效防隔熱微結構精確調控機制、燒蝕維形機理宏微觀預報等基礎科學問題。哈工大與北京衛星制造廠有限公司大力協同,聯合攻關,突破瞭纖維織物增強體空間分佈優化、納米多孔結構控制、原位陶瓷復合抗氧化燒蝕、近室溫快速低成本仿形制備等關鍵技術,形成瞭超輕質低燒蝕防隔熱一體化復合材料與結構的完整理論體系和技術方案。防熱材料的耐溫性能和抗燒蝕性能等關鍵性能指標達到瞭國際先進水平,強韌化性能優於國際同類材料水平。

              在中國空間技術研究院載人航天總體部和空間飛行器總體設計部的任務牽引和指導下,哈工大與北京衛星制造廠有限公司產學研深度融合、通力協作,哈工大研究團隊張幸紅教授和洪長青教授等多次往返航天院所和試驗考核驗證單位,經歷百餘次防熱復合材料的優化設計、篩選、研討論證、試驗考核驗證直至方案最終確定,歷經12年,參與和見證瞭新型熱防護材料體系從無到有、性能由弱變強的研發過程。雙方合作研發成果及時得到工程化應用,成功實現瞭超大尺寸三維異形編織物整體成型防熱大底等防熱結構制造,建立瞭相關熱防護材料工藝規范、評價體系和質量標準。相關研究獲得載人航天預研、國防科工局基礎科研、北京衛星制造廠有限公司委托協作以及國傢自然科學基金等項目的資助。

              新一代載人飛船是面向我國近地空間站運營、載人月球探測等任務需求而論證的新型天地往返運輸飛行器,是落實習近平總書記“發展航天事業,建設航天強國”重要指示的最新成就。新型低密度高性能熱防護系統的成功研發,樹立瞭航天企業、高等院校和科研院所之間產學研合作與應用的典范,有效解決瞭新一代載人飛船再入大氣層時的熱防護關鍵難題,顯著增強瞭我國進入、控制和利用空間的能力,在未來的空間資源開發和利用中將發揮重要作用。

              新一代載人飛船試驗船氣動參數測量技術成功應用

              哈工大作為新一代載人飛船試驗船氣動參數測量的總體單位,針對總體需求研制並提供瞭4種共50餘臺套專用飛行測試設備,用於測量返回艙大底和側壁表面特征點的壓力和溫度。據公開報道,試驗船飛行試驗任務圓滿成功,“獲取瞭返回艙高速再入過程中的氣動力和熱特性參數”,通過測量數據的分析與計算,將為新一代載人飛船的研制優化提供重要參考。

              航天學院孟松鶴教授團隊長期從事熱防護結構性能表征與評價研究,提出瞭高超聲速飛行器氣動環境參數與結構關鍵響應信息飛行測試新技術,解決瞭小型化、輕量化與熱匹配等難題,研制瞭多種飛行測試設備,在高熱流、長時間外壁熱流密度測試、熱流與壓力復合測試、典型燒蝕熱防護結構的氣動環境與材料耦合響應信息獲取等方面開展瞭開創性工作,獲得瞭載人航天工程科研生產單位資格。2012年以來為多個型號任務提供瞭測試方案和設備,已圓滿完成瞭10次飛行測試任務,還將為我國首次火星探測任務——“天問-1號”提供相關技術支持。

              建校百年專屬物品搭載新一代載人飛船遨遊太空

              多年來哈工大始終與中國航天事業發展同頻共振。值此建校百年之際,為加強哈工大與中國航天之間的密切關系,突出學校服務航天的辦學特色,建校100周年專屬物品搭載新一代載人飛船試驗船遨遊太空。搭載物品包括取自哈爾濱、威海和深圳一校三區的土壤;采用航天鋁基復合材料,經過學校專門工藝雕刻制成的學校校徽、校名和百年校慶標識圖案的印章膜片;題為《致未來——寫給2050年的學弟學妹》——當代哈工大學子寫給未來學弟學妹的一封信。這些搭載物品將在學校相關活動中應用,並將收藏於學校航天館。