地铁车厢般大小 问天实验舱是如何造出来的？

◎本报记者

7月24日，中国空间站问天实验舱成功发射。

问天实验舱集平台功能与试验载荷功能于一体，舱体总长17.9米、直径4.2米，发射重量23吨，相关指标比天和核心舱还要高，块头和分量跟北京地铁13号线一节列车车厢差不多。这个全世界现役在轨最重的单舱主动飞行器，是如何造出来的？

中国航天科技集团五院529厂是我国卫星、飞船的重要研制基地，也是空间站舱段结构的主要研制单位，天和核心舱研制任务就在这里完成。

建造问天实验舱，挑战更多、难度更大，工艺技术人员创新突破了工艺瓶颈，研发了系列关键技术，保证了问天实验舱按节点高质量交付。

从单筋到双筋，难度不止翻倍

问天实验舱由工作舱、气闸舱及资源舱3部分组成。其中，气闸舱肩负着长寿命及多种设备安装的使命，对重要承力结构件的要求很高。经过论证，研制人员决定采用承力能力更高的内外双筋壁板结构。

与常规的外置筋壁板不同，内外双筋壁板需要在其内圆柱面上增加内置筋。这一操作的成形实施难度很大，而且成形缺陷、成形精度难以控制，稍有不慎即会出错。

从单筋到双筋，难度不仅仅是翻倍。外筋在外面，看得见、好操作；内筋在圆柱面内部，不仅不好操作，还要浑然一体、要求很高。

模具的设计至关重要：什么样的模具可以有效避让内筋？如何保证双筋壁板内外两侧的成形精度？另外，内置筋的压弯成形轨迹是怎样的？工艺参数怎么设定？这些问题以前从未遇到过。

经过反复分析测试，工艺人员提出这样一种模具设计：先分、再拼，装配时避让开内筋位置，再进行产品的压弯成形。最终他们得出了优化的压弯成形轨迹，设定了合理的成形路径和压弯工艺参数。模具搞出来了，工艺参数有了，内外双筋壁板顺利实现了精密成形，满足了设计需求。

空间曲线焊缝，焊接难度指数级增加

问天实验舱有一个为航天员出舱使用的舱门，舱门的门框由焊接工艺方式连接，是典型的空间曲线焊缝，要求焊接变形小、质量高。

从平面到空间、从直线变曲线，焊接难度也呈指数级增加。

此类空间曲线焊缝的焊接，在以往型号研制过程中均采用手工方式完成，而问天实验舱产品焊接厚度增加到了5毫米，研制人员手工焊接时需要一层一层地焊，热量输入大、产品尺寸不易把握，焊接后结构应力大，无法满足空间站长期在轨运行的可靠性要求。

唯一的办法是攻克空间曲线自动化焊接技术。研制人员经过攻关、测试，设计了可柔性变化的焊接工装，以柔化刚、借力打力，既满足自动化焊接的功能，又保证空间曲线轨迹的可靠连接，顺利完成了密封舱舱门门框的焊接，各项指标均满足设计要求。

问天实验舱的舱壁加热管路可谓舱体太空防护衣，实验舱结构的增大，意味着加热管路数量要增加，且管路布局的整体走向呈空间三维结构，为此加热管路截面被设计成“Ω形”，类似一个圆形加一个平面，其与舱体内部要高度贴合在一起，以利于温度的灵敏控制。为此研制人员创新提出了“柔性分区 整体成形”的技术手段，即以管路三维曲面高精度制造，贴合于实验舱舱体的内表面。

(张霞 樊晓霞 李彩玲 陈袁 王天明 记者付毅飞 史诗)

来源： 科技日报