地鐵車廂般大小 問天實驗艙是如何造出來的？

7月24日，中國空間站問天實驗艙成功發射。

問天實驗艙集平台功能與試驗載荷功能於一體，艙體總長17.9米、直徑4.2米，發射重量23噸，相關指標比天和核心艙還要高，塊頭和分量跟北京地鐵13號線一節列車車廂差不多。這個全世界現役在軌最重的單艙主動飛行器，是如何造出來的？

中國航天科技集團五院529廠是我國衞星、飛船的重要研製基地，也是空間站艙段結構的主要研製單位，天和核心艙研製任務就在這裏完成。

建造問天實驗艙，挑戰更多、難度更大，工藝技術人員創新突破了工藝瓶頸，研發了系列關鍵技術，保證了問天實驗艙按節點高質量交付。

從單筋到雙筋，難度不止翻倍

問天實驗艙由工作艙、氣閘艙及資源艙3部分組成。其中，氣閘艙肩負着長壽命及多種設備安裝的使命，對重要承力結構件的要求很高。經過論證，研製人員決定採用承力能力更高的內外雙筋壁板結構。

與常規的外置筋壁板不同，內外雙筋壁板需要在其內圓柱面上增加內置筋。這一操作的成形實施難度很大，而且成形缺陷、成形精度難以控制，稍有不慎即會出錯。

從單筋到雙筋，難度不僅僅是翻倍。外筋在外面，看得見、好操作；內筋在圓柱面內部，不僅不好操作，還要渾然一體、要求很高。

模具的設計至關重要：什麼樣的模具可以有效避讓內筋？如何保證雙筋壁板內外兩側的成形精度？另外，內置筋的壓彎成形軌跡是怎樣的？工藝參數怎麼設定？這些問題以前從未遇到過。

經過反覆分析測試，工藝人員提出這樣一種模具設計：先分、再拼，裝配時避讓開內筋位置，再進行產品的壓彎成形。最終他們得出了優化的壓彎成形軌跡，設定了合理的成形路徑和壓彎工藝參數。模具搞出來了，工藝參數有了，內外雙筋壁板順利實現了精密成形，滿足了設計需求。

空間曲線焊縫，焊接難度指數級增加

問天實驗艙有一個為航天員出艙使用的艙門，艙門的門框由焊接工藝方式連接，是典型的空間曲線焊縫，要求焊接變形小、質量高。

從平面到空間、從直線變曲線，焊接難度也呈指數級增加。

此類空間曲線焊縫的焊接，在以往型號研製過程中均採用手工方式完成，而問天實驗艙產品焊接厚度增加到了5毫米，研製人員手工焊接時需要一層一層地焊，熱量輸入大、產品尺寸不易把握，焊接後結構應力大，無法滿足空間站長期在軌運行的可靠性要求。

唯一的辦法是攻克空間曲線自動化焊接技術。研製人員經過攻關、測試，設計了可柔性變化的焊接工裝，以柔化剛、借力打力，既滿足自動化焊接的功能，又保證空間曲線軌跡的可靠連接，順利完成了密封艙艙門門框的焊接，各項指標均滿足設計要求。

問天實驗艙的艙壁加熱管路可謂艙體太空防護衣，實驗艙結構的增大，意味着加熱管路數量要增加，且管路佈局的整體走向呈空間三維結構，為此加熱管路截面被設計成“Ω形”，類似一個圓形加一個平面，其與艙體內部要高度貼合在一起，以利於温度的靈敏控制。為此研製人員創新提出了“柔性分區+整體成形”的技術手段，即以管路三維曲面高精度製造，貼合於實驗艙艙體的內表面。

（張霞 樊曉霞 李彩玲 陳袁 王天明 記者付毅飛 史詩）