“神州八號”的成功發(fā)射,并與 “天宮一號”的順利對接,為中國2020年左右建成空間站邁出關(guān)鍵一步。我國的航天技術(shù)再次獲得重大突破,其中,
激光技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用功不可沒。
DmgWIede|: 4)~GHb 那么,神州八號上可能用到哪些激光技術(shù)呢?經(jīng)過分析,可能有以下幾方面采用了此項技術(shù):
C6(WnO{6 I4^}C;p0? KRh95B GU 神舟八號
結(jié)構(gòu)示意圖
+BE_K_56 [vY? ! 一、發(fā)射裝置及飛船內(nèi)部
電子儀器的精密焊接
W]DZ' \~bE|jWbj 這是激光在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的最廣泛的技術(shù),由于激光焊接相對于電子束、等離子束和傳統(tǒng)焊接方法有自己獨特的優(yōu)勢,如能量密度高、熱影響區(qū)和變形區(qū)小、可焊接不同
材料的組合、具有高的柔性等,再加上密封性好、適合在真空等特殊環(huán)境下加工,因此激光焊接在航天航空中得到廣泛應(yīng)用,如
傳感器、密封件、鉭電容等。
8k`rj; j{u!/FD 比如,華工激光生產(chǎn)的高精密激光焊接機,在貴州某軍工企業(yè)應(yīng)用于焊接鉭電容器件,這種鉭電容器件用于神八宇航飛船發(fā)射裝置及飛船內(nèi)部儀器。這種軍用鉭電容采用了特殊合金外殼,需要在純氮環(huán)境下實施密封焊接。針對這一特殊應(yīng)用,華工激光有針對性的研發(fā)了真空手套箱激光焊接
系統(tǒng),對產(chǎn)品實現(xiàn)了完美焊接。
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Rw\S-z/ 二、飛船外殼及特種合金零部件的切割加工
^gD%#3>X A1(=7ZKz 在航天航空設(shè)備的制造中僅外殼的設(shè)計就需要多次反復(fù)試驗,由于外殼采用特殊金屬材料制成,強度高、硬度高、耐高溫,普通的切割手段很難完成材料的加工,激光切割作為一種高效加工手段而得到廣泛應(yīng)用!
XK4idC =~~Y@eX 激光切割技術(shù)是一種擺脫傳統(tǒng)的機械切割、熱處理切割的全新切割法,能將能量聚焦到微小的空間,從而獲得極高的輻照功率密度(10
5~10
15W/c m
2),從而具有更高的切割精度、更低的表面粗糙度值、更靈活的切割方法和更高的生產(chǎn)效率等特點!
E>3fk {^VvL'n 另外,在神州八號飛船中,內(nèi)部的零部件也同樣大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金等特種合金,結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,成形要求精確,而大功率激光切割機加工技術(shù)的引進(jìn),能提高加工的質(zhì)量,降低模具投資成本,縮短生產(chǎn)周期,特別適用于復(fù)雜零配件加工!
*eo<5YUHt '@<aS?@!t 該零配件加工采用的就是高功率激光切割機,如今國產(chǎn)化大功率激光切割機加工技術(shù)已具備國際先進(jìn)水平,去年,華工激光法利萊制造的Contour DM數(shù)控激光切割機在西安某軍工企業(yè)采購激光切割機項目中一舉中標(biāo),打破了進(jìn)口大功率激光切割機壟斷特種合金和飛機發(fā)動機零配件加工領(lǐng)域的格局!
xl~%hwBd s`:-6{E 另外,由于飛船在大氣層中飛行會產(chǎn)生很大的熱量,在飛船內(nèi)需要有許多包覆層來實現(xiàn)隔熱,為了在溫度上升過程中順利的將包覆層之間的空氣排出,需要在包覆層上面均勻分布很多微細(xì)的小孔,華工激光針對這一應(yīng)用并結(jié)合自身的薄型材料激光切孔專利開發(fā)的自動激光切孔機已經(jīng)應(yīng)用到包覆層切孔上。
aj<=]=hr \#; -C<[b 三、太陽
電池片劃片
uZ(j"y XABI2Ex 飛船脫離運載火箭順利進(jìn)入太空后,展開后的太陽帆板相當(dāng)于一個小型發(fā)電站,通過將
太陽能轉(zhuǎn)換成電能,來為飛船上的電器設(shè)備提供能源。飛船上雖備有應(yīng)急電源,但支持的時間有限,所以主要還是依靠太陽帆板提供電能!
-6KGQc}U @fWmz,Ngl 這一次,神舟八號飛船電源帆板采用了新的太陽電池片:三結(jié)砷化鎵新型電池,原來從神一到神六采用的是單晶硅太陽電池,以前只能達(dá)到14.8%的
光電轉(zhuǎn)換效率,而神八和“天宮一號”采用的都是轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.8%的高效三結(jié)砷化鎵太陽電池。因此,發(fā)電能力提高了50%!
j7)Xm,wI8 S@a#,,\[ 這種電池的襯底通常為鍺(Ge),在進(jìn)行疊層的外延生長之前,需要對襯底進(jìn)行劃片處理。襯底劃片的質(zhì)量直接影響電池的性能!
a}+7MEUmZ/ UldG0+1d 激光劃片技術(shù),特別是短
波長激光如綠光/紫外激光,其加工熱影響區(qū)小,劃線質(zhì)量優(yōu)越。無接觸式加工避免刀片加工產(chǎn)生的應(yīng)力,可以有效提高襯底的優(yōu)等品率,同時對電池性能也有很大的改善,因此在太陽電池片制造過程中獲得廣泛應(yīng)用。
Xbb('MoI63 PDnwaK 四、航天零部件的打標(biāo)
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zQ 軍工產(chǎn)品、航空航天零部件要求進(jìn)行高質(zhì)量的跟蹤,零部件的打標(biāo)也通常使用激光打標(biāo)來完成,如航天用傳感器、航天用刀具等。激光打標(biāo)因其標(biāo)記的內(nèi)容不可擦除,耐酸堿腐蝕,不會被有機溶劑溶解,因此被廣泛應(yīng)用于航天及軍工產(chǎn)品的質(zhì)量追蹤等。
P]@m0f 0=r.I}x 除此之外,飛船還可能使用激光進(jìn)行金屬板毛化、材料表面強化等。
gB\KD{E \=yx~c_$L 交會對接對建立空間站、運送航天員、補給物資,乃至太空救援至關(guān)重要,完全掌握這項技術(shù)有助登臨月球以及地外行星。此次交會對接任務(wù)完成后,神舟飛船將逐步形成狀態(tài)固化的天地往返載人飛船,組批投產(chǎn)。隨著中國的航空工業(yè)以令人驚嘆的速度大跨步的向前進(jìn),激光在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用,也會越來越廣泛和深入。
6/Coi,om P#g"c.?; (華工激光工程有限責(zé)任公司原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請注明出處
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