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航天飞船的结构、机构、结构与机构分系统都是什么?

航天飞船的结构、机构、结构与机构分系统都是什么?

来源:中国航天科普



通常,结构是指组成整体的各部分的合理的排列组合,而机构是指两个或两个以上构件通过活动连接形成的装置。航天飞船上不仅有结构和机构,还有结构与机构分系统。这三者在飞船上具体指的是哪些部分?它们之间有什么联系呢?



航天飞船的结构



航天飞船的结构指各个舱段的金属壳体结构和返回舱的防热结构。金属壳体结构对飞船起着支持和保护环境的作用,不仅能够为仪器设备提供可靠的安装面和支撑,而且在用于航天员生活的舱段中,还能为航天员提供密封的空间。返回舱的防热结构是用来保证在航天飞船返回地球途经大气层时密封壳体不被烧坏,保障返回舱内资料、仪器设备以及航天员的安全。



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返回地面的返回舱表面有被灼烧的痕迹



除此之外,由于航天飞船的结构在运输、发射、在轨飞行、返回和着陆各个阶段还会受到加速度、振动、冲击、噪声、摩擦等作用,为了使结构不发生影响任务完成的变化,航天飞船的结构就必须有足够的强度、刚度、精度、气密性和耐烧蚀性。



以我国的神舟飞船为例,它的结构是由轨道舱结构、返回舱结构和推进舱结构组成的。其中,轨道舱舱体是密封金属壳体结构;返回舱舱体,为了抵御返回大气层时产生的高热,是在密封的金属结构外面再包覆一层烧蚀材料层;推进舱为飞船提供动力,是一个由仪器盘、端框、隔框、桁条和蒙皮组成的铆接非密封的壳体结构。



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车间中等待组装的神舟飞船



航天飞船的机构



航天飞船的机构广义上指那些需要通过机械运动完成特定任务的装置。大致分为两类:一类是需要长期活动的装置,如电源分系统的太阳电池阵驱动装置;另一类是只进行一次动作的装置,如回收与着陆分系统降落伞的吊挂与脱伞机构,伞舱盖的弹抛装置,电源分系统的太阳电池阵展开与锁定机构,实现飞船在轨对接和分离的空间对接装置等。



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龙飞船两侧带有一对太阳能电池板



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俄罗斯联盟TMA-19M载人飞船返回时打开降落伞的情景



由于功能不同,航天飞船上的这些机构属于飞船上不同的分系统。其中,一些与结构有密切关系的机构或装置,属于飞船结构与机构分系统。



航天飞船的结构与机构分系统



以神舟飞船为例,结构与机构分系统由结构和机构两部分组成。结构部分由飞船轨道舱、返回舱和推进舱组成,机构部分有4类装置。



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神舟飞船结构外形、连接与分离面图





1、舱段的机械、电气液连接与分离装置



航天飞船返回地球前,各个舱段都要紧密连接,保证飞船安全飞行与工作。这就要保证飞船各个舱段之间的连接处有足够的强度、刚度和精度,因而两舱对接面的连接框和连接锁也必须有足够的强度、刚度和精度。



在飞船返回前和返回中,要先后进行轨道舱与返回舱、推进舱分离,以及返回舱与推进舱的分离。为了保证舱段之间可靠分离,所有连接锁必须能够同时解锁,每个分离推杆都能够同时以同样大小的力把两舱平行地分开。如果动作时间不同步或分离推力偏离质心,就会造成分离后的舱段姿态偏转。



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返回舱与推进舱分离示意图



两个舱段之间可不是连接、解锁这么简单,它们的对接面上还有进行热控制的液体管路和进行生命保障的气体管路。技术人员专门为这些回路研制了连接两舱液体和气体回路的可分离接头,这种接头叫做断接器。能够在两个舱段分离时,使液体回路和气体回路立刻被切断。



2.部件的连接与分离装置



部件的连接与分离装置包括抛防热大底火工锁、露出返回舱通气阀盖的火工锁、抛侧壁火工锁以及抛大地天线盖的火工锁。其中,抛防热大底火工锁用在返回途中,返回舱主伞开伞状态下将防热大底抛掉,以便露出着陆反推发动机、高度计和着陆时起缓冲作用的密封大底。



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即将着陆的神舟飞船返回舱



3.舱门及其附件



舱门及其附件包括返回舱与轨道舱舱门,显示舱门是否关闭到位的舱门压点开关,用于检查舱门关闭后初始密封状态的舱门快速检漏仪。



4.座椅及其附件



座椅及其附件包括航天员座椅、发射和返回时将航天员束缚到座椅上的束缚装置,以及座椅着陆缓冲装置。

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