作為張衡一號衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的制造單位，中國空間技術(shù)研究院下屬北京衛(wèi)星制造廠有限公司通過采用“軟硬兼施”的新方法，實現(xiàn)了衛(wèi)星的高效高質(zhì)制造，為張衡一號更好地完成科學任務提供了保證。
制造新模式 高效又高質(zhì)
近年來，中國空間技術(shù)研究院一直在大力推行“三維下廠”工作，通過提升信息化、數(shù)字化等“軟實力”，為實現(xiàn)宇航智造打好基礎(chǔ)。張衡一號的研制正是一次三維制造的典型應用。
也許在很多人的印象里，廠房里忙碌的生產(chǎn)場景肯定少不了操作人員認真研讀圖紙的畫面。不過如果你是在張衡一號研制期間走進廠房，你會發(fā)現(xiàn)操作臺上難覓圖紙的蹤影。借助三維制造模式，張衡一號做到了無紙化研制生產(chǎn)。
▲三維制造模式下，操作人員和技術(shù)人員銜接更緊密，配合更默契。
在傳統(tǒng)的制造模式下，工藝人員需要依據(jù)設(shè)計人員提供的二維圖紙編制工藝指導文件，操作者再依據(jù)圖紙和工藝將平面示意的設(shè)計意圖轉(zhuǎn)化為實物產(chǎn)品，這就要求操作人員具備很強的二維識圖和三維空間想象能力。二維和三維的轉(zhuǎn)換過程中就為質(zhì)量隱患埋下了種子。而在三維制造模式下，工藝人員直接利用設(shè)計提供的三維模型進行生產(chǎn)過程工藝模型的轉(zhuǎn)換和批注，操作人員直接按照三維模型進行生產(chǎn)，這種所見即所得的生產(chǎn)方式，有效降低了工藝和制造的差錯率。盡管多年來操作人員已經(jīng)習慣了看圖生產(chǎn)，但是三維制造模式帶來的直觀視覺效應和高效率很快就贏得了大家的信任。以結(jié)構(gòu)板蒙皮檢測為例，以往檢驗人員每個孔位都需測量比對，費時費力，而現(xiàn)在只需拍張照片，就能與三維模型直接比對，是否符合設(shè)計要求一目了然，勞動強度大幅下降，檢驗效率更因此提升了4倍之多。借助三維制造模式帶來的高效率，張衡一號的研制可謂順風順水，全部工作都按節(jié)點要求準時完成。
應用新材料 消磁又減重
張衡一號是通過監(jiān)測電磁變化來發(fā)現(xiàn)地殼異動情況的，因此對于電磁干擾十分敏感。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)板的埋件采用常規(guī)鋁合金的話，需要用鋼絲螺套對安裝接口進行加強，而鋼絲螺套在太空環(huán)境下會產(chǎn)生微弱的電磁反應，有可能影響張衡一號的監(jiān)測精度，因此技術(shù)人員提出用高強鋁合金替代常規(guī)鋁合金，從而省去鋼絲螺套，消除電磁影響。
高強鋁合金的強度很高，但是這種新材料的承載能力是否符合衛(wèi)星要求，能否經(jīng)受太空環(huán)境的考驗，即使設(shè)計人員心中也沒有百分百的把握。為此，技術(shù)人員從接頭規(guī)格、構(gòu)型、傳力方式、承載方式等不同緯度設(shè)計試驗矩陣，開展了幾百次力學試驗，充分驗證了新材料的可靠性。通過試驗，不僅摸清了新材料的工藝參數(shù)，為后續(xù)加工鋪平了道路，更重要的是獲得的詳實試驗數(shù)據(jù)為設(shè)計人員大膽采用新材料提供了堅強支撐。
▲操作人員正在進行結(jié)構(gòu)板的復合膠接工作
而高強鋁合金這種新材料的成功應用不僅滿足了張衡一號有效載荷對電磁影響的嚴格要求，還附帶了一份額外的驚喜。原來張衡一號的結(jié)構(gòu)板需要用到上千個埋件，如果采用常規(guī)鋁合金材料就需要在螺孔內(nèi)鑲嵌上千個鋼絲螺套進行加強。盡管每個鋼絲螺套只有幾克重，但是上千個加起來重量也達公斤級。而高強鋁合金由于自身強度足夠，無需鑲嵌鋼絲螺套，結(jié)構(gòu)制造周期因此大幅縮短，結(jié)構(gòu)重量也因此得以減輕。
三維制造模式和高強鋁合金的應用，不僅為張衡一號打造了一副更輕更強壯的身體，由此積累的研制經(jīng)驗已經(jīng)在后續(xù)許多型號中得以推廣應用。在這一軟一硬的創(chuàng)新推動下，研究院將以更快的速度打造出更多更好的衛(wèi)星，伴隨著張衡一號遨游星宇，共同探索地球和太空的奧秘，不斷開拓科學的疆土。
