近年來，以天問一號(hào)著陸巡視器耐高溫彈性密封裝置、嫦娥五號(hào)月面展示國(guó)旗等為代表，武漢紡織大學(xué)以國(guó)家重大戰(zhàn)略任務(wù)為己任，立足紡織、材料等特色學(xué)科優(yōu)勢(shì)，著力發(fā)揮省部共建紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等高端平臺(tái)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)能力，突破一系列“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)了從生物醫(yī)療到國(guó)防軍工、航空航天、節(jié)能環(huán)保、智能穿戴等領(lǐng)域的“現(xiàn)代紡織、超紡織、大紡織”科研和應(yīng)用不斷拓展。
5月15日7時(shí)18分，天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得成功。中共中央總書記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平致賀電，代表黨中央、國(guó)務(wù)院和中央軍委，向首次火星探測(cè)任務(wù)指揮部并參加任務(wù)的全體同志致以熱烈的祝賀和誠(chéng)摯的問候。習(xí)近平在賀電中指出，天問一號(hào)探測(cè)器著陸火星，邁出了我國(guó)星際探測(cè)征程的重要一步，實(shí)現(xiàn)了從地月系到行星際的跨越，在火星上首次留下中國(guó)人的印跡，這是我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展的又一具有里程碑意義的進(jìn)展。武漢紡織大學(xué)教授徐衛(wèi)林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的“火星著陸巡視器耐高溫彈性密封裝置”，為著陸過程“魔鬼9分鐘”中的姿態(tài)調(diào)整提供保障，深度助力天問一號(hào)探測(cè)器成功著陸火星，繼成功研制嫦娥五號(hào)月面展示國(guó)旗后再次為中國(guó)航天事業(yè)貢獻(xiàn)“紡大力量”。
緊急攻關(guān)
助力著陸巡視器成功應(yīng)對(duì)“魔鬼9分鐘”
“火星著陸巡視器耐高溫彈性密封裝置”由中國(guó)航天科技集團(tuán)第五研究院委托武漢紡織大學(xué)研制。自2019年初團(tuán)隊(duì)接到緊急任務(wù)，團(tuán)隊(duì)成員劉可帥、郭維琪等在徐衛(wèi)林帶領(lǐng)下，用時(shí)14個(gè)月緊急攻關(guān)完成該項(xiàng)目。
姿態(tài)控制工作發(fā)動(dòng)機(jī)正在間歇式工作
探測(cè)器在火星表面軟著陸是其中風(fēng)險(xiǎn)最大、技術(shù)難度最高的環(huán)節(jié)。在火星著陸巡視器著陸的“魔鬼9分鐘”里，當(dāng)探測(cè)器拋掉大底和背罩，露出著陸平臺(tái)和火星車時(shí)，大推力發(fā)機(jī)動(dòng)開始工作，探測(cè)器觀察地面，尋找最安全的具體著陸地點(diǎn)，此時(shí)，巡視器上12臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)配合主發(fā)動(dòng)機(jī)起到減速和姿態(tài)調(diào)整作用。“火星探測(cè)器耐高溫彈性密封裝置”就裝配在姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴口尾管和導(dǎo)流錐管連接處，該裝置使用特種無機(jī)纖維材料與金屬材料復(fù)合編織，成功將姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴口產(chǎn)生的1500℃高溫阻隔、密封，并實(shí)現(xiàn)了姿控發(fā)動(dòng)機(jī)噴口尾管和導(dǎo)流錐管的彈性連接。耐高溫彈性熱密封技術(shù)阻斷了發(fā)動(dòng)機(jī)火焰高溫?zé)醾鲗?dǎo)對(duì)周邊設(shè)備運(yùn)行的影響，確保發(fā)動(dòng)機(jī)火焰不泄漏，實(shí)現(xiàn)了姿控發(fā)動(dòng)機(jī)火焰噴射時(shí)產(chǎn)生的反推力精準(zhǔn)可控，為探測(cè)器平穩(wěn)著陸火星提供了重要保障。
創(chuàng)新方法
攻克“隔熱”“回彈”兩大難題
12臺(tái)姿控發(fā)動(dòng)機(jī)在著陸過程中，按照智能化程序設(shè)置，根據(jù)姿態(tài)調(diào)整需要，間歇式獨(dú)立工作累計(jì)時(shí)長(zhǎng)約2-3分鐘，“火星探測(cè)器耐高溫彈性密封裝置”材料要能耐受發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)1500℃高溫火焰沖刷。同時(shí)，該裝置在姿控發(fā)動(dòng)機(jī)間歇式工作期間，需要在高溫環(huán)境下，彈開壓縮不斷循環(huán)交替時(shí)始終保持密封。
姿態(tài)控制工作發(fā)動(dòng)機(jī)正在間歇式工作研制期間，團(tuán)隊(duì)在材料選用環(huán)節(jié)上遇到了技術(shù)難題。當(dāng)時(shí)市面上不存在經(jīng)1年長(zhǎng)期壓縮后，既耐1500℃高溫火焰短時(shí)沖刷，又能保證100%回彈性的材料。經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)，多種方案嘗試和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)材料都無法滿足此功能，只能選用無機(jī)材料，但無機(jī)材料在高溫條件下無法保證100%的回彈性。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出將隔熱與彈性功能分離的設(shè)計(jì)方案，使用特種無機(jī)纖維材料與金屬材料復(fù)合編織，保證了裝置的穩(wěn)定性，同時(shí)采用波形彈簧有效解決了100%穩(wěn)定回彈難題，最終達(dá)到了該裝置所要求的技術(shù)指標(biāo)。
自我突破
用航天精神引領(lǐng)“現(xiàn)代紡織”生動(dòng)實(shí)踐
團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐衛(wèi)林說：“我們非常珍惜每一次難得的機(jī)會(huì)，只要是我們接手的任務(wù)，我們都會(huì)全力以赴！”異形三維紡織制品的成型是世界性技術(shù)難題，團(tuán)隊(duì)在材料編織過程中同樣遇到了瓶頸，因無機(jī)纖維材料和金屬材料難以混編，且市面上沒有成熟的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)，于是團(tuán)隊(duì)“量體裁衣”，自制模具，配合手工編織，攻克了異形三維特種織物成型難題。2020年疫情嚴(yán)峻時(shí)期，團(tuán)隊(duì)成員劉可帥逆行返漢，經(jīng)學(xué)校特批回到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4月10日，武漢剛剛解封，面對(duì)空曠的機(jī)場(chǎng)，劉可帥被使命感和恐懼感交織著，他獨(dú)自帶著裝置登上空蕩蕩的飛機(jī)，前往海南發(fā)射場(chǎng)，到達(dá)后經(jīng)過隔離和多次核酸檢測(cè)，最終如期完成了發(fā)射前的組裝。據(jù)團(tuán)隊(duì)成員郭維琪介紹，在項(xiàng)目試驗(yàn)過程中，團(tuán)隊(duì)成員赴某研究基地進(jìn)行太空模擬試驗(yàn)，該基地位于大山深處，正值炎夏，蚊蟲叮咬難耐，成員全神貫注完成試驗(yàn)，直至試驗(yàn)結(jié)束才發(fā)現(xiàn)被咬的滿身包。依托該項(xiàng)目，還培養(yǎng)了許多、何加浩、付專、范航、楊旺旺、蔣慧敏等一批研究生，為他們投身“現(xiàn)代紡織”的進(jìn)一步研究給予了良好的學(xué)術(shù)鍛煉。團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行模擬太空點(diǎn)火試驗(yàn)經(jīng)過此次合作，航天五院對(duì)團(tuán)隊(duì)成員及其技術(shù)貢獻(xiàn)高度認(rèn)可，項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人表示，武漢紡織大學(xué)戰(zhàn)斗力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、解決問題能力強(qiáng)。近年來，以天問一號(hào)著陸巡視器耐高溫彈性密封裝置、嫦娥五號(hào)月面展示國(guó)旗等為代表，武漢紡織大學(xué)以國(guó)家重大戰(zhàn)略任務(wù)為己任，立足紡織、材料等特色學(xué)科優(yōu)勢(shì)，著力發(fā)揮省部共建紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等高端平臺(tái)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)能力，突破一系列“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)，引領(lǐng)了從生物醫(yī)療到國(guó)防軍工、航空航天、節(jié)能環(huán)保、智能穿戴等領(lǐng)域的“現(xiàn)代紡織、超紡織、大紡織”科研和應(yīng)用不斷拓展。接下來，學(xué)校還將更加聚焦智能制造、綠色制造、創(chuàng)意制造、效益制造，把發(fā)展科技第一生產(chǎn)力、培養(yǎng)人才第一資源、增強(qiáng)創(chuàng)新第一動(dòng)力更好結(jié)合起來，為改革開放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)更好地服務(wù)。
信息來源：武漢紡織大學(xué)
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