“飛天戰(zhàn)袍”是這樣造出來的
12月26日晚,中國航天員翟志剛和葉光富身穿新一代“飛天”艙外服行走太空,這是神舟十三號載人飛行任務中第二次進行出艙活動。目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站4次出艙活動的考驗,確保航天員在軌出艙活動任務的順利實施。服裝的適體性也獲得了出艙航天員們的好評,他們一致認為,改造后的艙外服活動效果明顯增強。
新一代“飛天”艙外服的一項突出特點,是對軟結(jié)構(gòu)(即上下肢)進行了優(yōu)化設計。這項創(chuàng)新成果出自中國航天員科研訓練中心艙外航天服研制團隊之手。他們在新一代“飛天”艙外服出廠前的數(shù)月,順利完成了優(yōu)化改造任務,讓航天員們披上安全可靠的“飛天戰(zhàn)袍”漫步太空。
新銳設計師直面挑戰(zhàn),走上研制“舞臺”
擺脫臃腫、笨重,讓艙外活動更加自如……這是航天員心中理想的艙外服標準,也是設計師們的研制目標。
2020年2月,航天員在穿著水下服進行試驗后反饋,艙外服存在偏大、操作不便等問題。這讓設計師們坐不住了,立即開始設計適體性優(yōu)化方案并進行論證。
經(jīng)過9輪的反復修改,適體性優(yōu)化方案終于通過。2020年3月底,上級拍板要啟動艙外服軟結(jié)構(gòu)適體性優(yōu)化項目。這一消息讓設計師們歡欣鼓舞,但是研制時間由數(shù)年縮減為數(shù)月。
在產(chǎn)品研制之初,相關領導作出了一個大膽決定,把一群30歲出頭的年輕設計師推向研制“舞臺”,承擔軟結(jié)構(gòu)——上下肢和手套的適體性優(yōu)化設計,他們大都是首次參加型號任務。
進行上下肢的優(yōu)化升級,是要將艙外航天服臂展和下肢各縮短10厘米。這聽起來容易,做起來難,減尺寸的同時,還要保證航天服關節(jié)部位的靈活性、讓阻力矩更優(yōu)化,設計難度頗大。航天員進行艙外活動主要靠上肢和手,而后是下肢。依據(jù)需求的迫切程度,團隊成員按照上肢、手套和下肢的順序進行交付。
箭在弦上,不得不發(fā)。團隊立下了軍令狀,把任務量化到天,采取日報制。上肢設計師冉倩干起活來雷厲風行,“決不讓問題過夜”。憑著這股勁,冉倩提前了一個月通過評審。
手套的交付時間雖然略晚,但是手套設計師尚坤的壓力并不小。畢竟人的手型和手指寬窄長短各異,要保證每個人都穿戴合適,真是件難事。新一代艙外服對手套進行了分型設計,既要針對原有的S、M、L三種型號的指叉貼合度和虎口張開角度進行優(yōu)化設計,還要將使用人群多的M號細分為M-1和M-2型,此外還為女性航天員新增XS號,在上次出艙活動中,航天員王亞平使用的艙外服手套就是定制的XS號。
XS號手套設計,團隊以前沒有相關研制經(jīng)驗,只能從零起步,尚坤負責開墾這塊“處女地”。首先要重新打造手模,由于疫情原因,無法與廠家面對面交流,只能通過視頻進行遠程溝通,這給工作增加了難度。但尚坤憑著過人的耐力,把XS號手套圖紙一點點給“拼”了出來。
下肢設計師劉東岳身兼多職,經(jīng)常晚上加班加點和上下肢測試員白立春一起接著干活。下肢組件體積大,優(yōu)化涉及尺寸數(shù)據(jù)多,多種狀態(tài)下的尺寸測量工作十分耗時、費力,但劉東岳每次都鉆進服裝仔細測量內(nèi)部容腔高度數(shù)值,反復穿脫體驗觸感,通過親身體驗獲得了更好的優(yōu)化效果。在上次出艙活動中,王亞平的艙外服下肢就是進行了適體性優(yōu)化,更適合體型瘦小的航天員。
夫妻齊上陣,默契配合大幅縮短工期
圖紙設計定型后,如何把二維圖形變成三維、最終制作成實物?這就是服裝車間的活——每個人的體型和手的尺寸都不同,要讓所有航天員都穿戴滿意,才是終極目標。
這次攻關任務時間緊、壓力大,車間派來一對工齡20年左右的夫妻骨干齊上陣。妻子蘇軍燕是工藝設計師,負責制板。她用一把直尺、一支鉛筆和一個剪刀,就把設計師的平面圖形轉(zhuǎn)化成一片片或大或小、形狀各異的樣板裁片。每張薄薄的裁片上畫滿了尺寸,被打上一個個小孔,折上層層小褶,做好詳細標記,再用袋子精心分裝好,送往她的愛人——縫紉組組長楊金興那兒。
在縫紉車間里,擺放著一排排縫紉機,楊金興埋頭坐在桌前,他干的活可謂是“指尖上的藝術”——飛針走線,挑、拈、提……一系列動作,如行云流水,一氣呵成。他眼珠子瞪得老大,絲毫不敢分神,這個東北漢子像呵護孩子一樣地照料著他指尖的作品。楊金興將縫好的限制層和外面的熱防護層及里面的氣密層進行粘接、縫合和組裝。光一個單品,圖紙有一百多頁,工序就有數(shù)百道,而由他做出的產(chǎn)品幾乎看不出手縫的痕跡,針腳與機縫的一樣。
工藝設計和加工兩道工序本來就是相輔相成,夫妻倆經(jīng)常一起交流心得,相互給建議。由于兩人配合默契,設計和加工并行,極大提高了工作效率。
那時,蘇軍燕傍晚常在樣板間內(nèi)加班,9歲的女兒在一旁做作業(yè),對門的楊金興也在伏案工作。為了趕任務節(jié)點,他們兩口子“白加黑”地干,節(jié)假日也不例外。每天晚上九點半,蘇軍燕下班帶女兒回家,楊金興十一點半再回家,每日如是。
在這樣的工作強度下,產(chǎn)品修改的迭代周期非常短。從設計修改到加工成品,他們將以前的一個月縮短到一周。
靠信念完成“熬人”測試,讓航天員活動自如
一個人,在一個空曠的測試間,面對測試臺上一個緩緩轉(zhuǎn)動的上肢結(jié)構(gòu)試驗件,盯著顯示屏上連續(xù)跳動的數(shù)字……每天重復做兩三千次這樣的測試,連續(xù)20余天,從早到晚。這,就是上下肢測試員白立春的工作常態(tài)。
產(chǎn)品定型后,要經(jīng)歷性能和壽命測試,測試產(chǎn)品的關節(jié)活動性、氣密性、重量、外形尺寸等方面,每件產(chǎn)品要經(jīng)過數(shù)萬次的測試。這是一件極其枯燥單調(diào)的活兒,白立春坦言:“這非常熬人。如果沒有信念支撐下去,真是很難堅持。”
如果說上下肢的測試是個熬人的活,那手套的測試就是個既熬人又消耗體力的活兒。手套放在測試箱里充上壓,模擬太空環(huán)境。測試操作員要把整只胳膊塞進測試箱,戴上手套,體驗抓握和腕部轉(zhuǎn)動效果。充上40千帕大氣壓的手套,像個膨脹的面包,每次抓握和轉(zhuǎn)動都不那么輕松,胳膊還要一直架著。而手套測試員劉少杰一天要這樣做數(shù)千次,一天下來,手都會水腫。
團隊成員們所做的一切,都只為一個目標——讓航天員能穿上更合適的艙外服、更自由地飛翔。
目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站4次出艙活動的考驗,確保了航天員在軌出艙活動的順利實施。服裝的適體性也已獲得出艙航天員們的好評,他們一致認為,進行適體性優(yōu)化后的艙外服活動性更好、舒適性更佳。
(本報記者 章文 本報通訊員 占康)
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