上海宇航系统工程研究所  对接机构系统组

　　一、概况

　　上海宇航系统工程研究所对接机构系统组（班组）组建于1997年10月，目前全组共有44名成员，其中博士2人，硕士33人，本科9人，拥有高级副高级职称的20人，中级职称的18人，组员平均年龄29周岁，是一个以年轻科研人员为主的工程设计班组。班组主要承担载人船、货船、空间站、空间实验室、光学舱等对接机构的研制，以及大型地面试验设备等试验系统的研制工作。其自主研制的周边式对接机构，于2011年11月3日，完美实现了我国神舟八号和天宫一号的首次交会对接；2012年6月24日，神舟九号飞船与天宫一号，实现了首次手控交会对接，顺利完成我国首次载人交会对接任务；2013年6月13日，神舟十号载人飞船再次与天宫一号成功实现自动交会对接，标志着我国已成为第三个独立掌握交会对接技术的国家，为我国载人航天核心技术的突破做出重要贡献，也为我国后续空间站的建设奠定了坚实的基础。班组除了承担对接机构的研制任务外，还承担了探月工程的对接机构等型号任务，并致力于开展对接机构型谱建设，设计了一系列对接机构产品，以满足后续不同型号的需求，促进了产品快速成熟，引领对接机构产品产业化发展，提升市场竞争力。产品研制期间，班组拥有发明专利30余项。2011年班组获得集团公司“金牌班组”和“六好班组”称号，2011 ~2013年班组连续三年被评为八院金牌班组，2011年班组获得中国五四青年奖章。

　　二、形成和发展过程

　　空间交会对接技术是我国载人航天活动必须掌握的一项基本技术，而对接机构正是完成空间两飞行器从初始接触到紧密连接成一个整体的关键产品之一，空间应用环境恶劣，可靠性要求高。1996年初，由上级领导组织成立了载人航天交会对接论证组，进行交会对接的论证工作，经多番论证和交流，我院的论证报告受到上级领导和论证组专家的一致肯定，确定八院提出的方案作为我国载人航天工程交会对接机构的方案。1997年10月，上海宇航系统工程研究所根据任务需求正式成立了对接机构研制队伍。

　　对接机构是集碰撞动力学和机构动力学等多学科于一体的、由大量活动部件组成的机电一体化产品。对接机构的结构组成复杂，单机和零部件多，包括5个接发指令的控制单机，18个用来执行指令产生动力的电机和电磁拖动机构，118个测量动作、位置、温度的传感器，291个传动齿轮，759个轴承组合，11000个紧固件，以及密封圈、吸收撞击能量的材料、热控材料等。而如此复杂的机构系统，还需要保证动力学性能，这在我国以前的航天产品中还未碰到过。对接机构系统组从组建之初就充分认识到任务的艰巨性，始终把创新、突破和攻关摆在最重要的位置，以此作为小组发展的内在驱动力。班组全体同志继承和发扬载人航天“四个特别”的精神，坚持团队学习，开展与俄罗斯的国际合作和技术交流。按照设计——仿真——再设计——再仿真的流程，确定对接机构的性能参数、载荷参数等总体参数，建立了对接机构数字样机，逐渐掌握了用数字样机验证、指导设计的先进设计方法，突破了空间环境条件下对接机构的设计技术，完成了对接机构的方案设计和试验方案设计为成功研制对接机构奠定了技术基础。

　　对接机构试验技术是对接机构研制中的技术难点之一。为了真实地模拟空间失重环境下的对接过程，对接机构系统组创造性地提出了采用气浮静压技术将飞船模拟件悬浮起来的方法克服摩擦力的影响，成功研制了对接缓冲试验台，为了进一步验证空间高低温和真空环境对产品性能的影响，先后研制了半物理仿真对接综合试验台、整机特性测试台和热真空对接试验台。这些试验台的性能指标都优于国外的同类设备。利用这些设备，充分模拟了天上微重力条件，为1101次对接试验，647次分离试验提供了技术支撑，更为神舟八号和天宫一号的成功对接奠定了基础。

　　对接机构系统组以创新、创优、创效为目标，以统筹完成各项任务为牵引，稳步推进班组管理和建设。班组克服发射基地、北京、上海三地作战，人员分布和出差多、发射及飞控任务时间长等一系列困难，在专业技术、人才队伍建设等方面均取得可喜成绩。为确保第一次交会对接任务成功，主动邀请空间环境专家、电气专家、机构专家针对正样阶段设计、生产、试验全过程开展了多层次的专家专题复核等确认工作，稳扎稳打，真正做到产品质量心中有底，技术风险分析和控制到位。国内专家组给出了“对接机构产品和研制队伍具备执行我国首次载人航天工程交会对接任务的条件”的高度评价。目前，天宫一号和神舟飞船已完成三次在轨对接和分离任务，至今运行正常。他们还开展了探月三期弱撞击对接机构的关键技术攻关工作和载人三期、载人登月等对接机构的方案论证和设计工作。班组还积极开展包括锥杆式、卡爪式、螺栓式和软轴式等各种类型对接机构的预先研究工作，为将来的在轨服务、深空探测等领域作技术储备。

　　三、结尾

　　经过十八年的研制历程，对接机构系统组在成长中发现问题，解决问题，掌握了一项又一项具有自主知识产权的核心技术，造就了一支技术能力强、攻必克、战必胜、肯吃苦耐劳的科研人员队伍，期间班组也获得了许多荣誉和奖励。但是，成功不等于成熟，成绩和荣誉仅属于过去，随着我国空间站建设的不断推进，对接机构系统组全体成员深感使命光荣、责任重大，将继续秉承“四个特别”的航天精神，在实际工作中寻找差距，不断开拓创新，总结经验，进一步提高系统设计能力和技术水平，并在新的领域开辟一条永不熄灭的创新之路，成为中国航天又一个崭新的亮点。