我國(guó)首次!斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)完成在軌驗(yàn)證
3月30日,神舟十五號(hào)航天員乘組進(jìn)行了第三次出艙活動(dòng)。在地面工作人員和艙內(nèi)航天員鄧清明的密切配合下,兩名出艙航天員費(fèi)俊龍、張陸圓滿完成全部既定工作,安全返回問天實(shí)驗(yàn)艙。
我國(guó)空間站工程中的天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、載人飛船、貨運(yùn)飛船以及使用的中繼衛(wèi)星均由航天科技集團(tuán)五院(以下簡(jiǎn)稱五院)抓總研制。
剛剛過去的第四個(gè)月里,在地面工作人員的協(xié)同配合下,“圓夢(mèng)乘組”按計(jì)劃完成了空間站平臺(tái)維護(hù)照料、在軌維修維護(hù)、材料艙外暴露試驗(yàn)裝置出艙安裝等各項(xiàng)工作。目前,空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目正在按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)。
其中,由五院抓總的中國(guó)空間站航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域再獲新成果,其空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置按照試驗(yàn)方案順利完成在軌試驗(yàn),熱電轉(zhuǎn)換效率等綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這是我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)該技術(shù)在軌驗(yàn)證。
▲ 空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置整機(jī)狀態(tài)
航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域是空間站應(yīng)用任務(wù)的一個(gè)重要領(lǐng)域,該領(lǐng)域面向國(guó)家重大專項(xiàng)技術(shù)驗(yàn)證需求和航天技術(shù)發(fā)展前沿,開展制約我國(guó)航天長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)研究,為未來我國(guó)航天技術(shù)發(fā)展和空間應(yīng)用提供有力的技術(shù)支撐。斯特林熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是空間新能源的關(guān)鍵技術(shù)之一,采用閉式循環(huán)往復(fù)活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)將熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能,并通過耦合線性交流發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。作為航天器電源系統(tǒng)新技術(shù),斯特林熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、質(zhì)量輕、啟動(dòng)快、振動(dòng)小及噪聲低等優(yōu)點(diǎn),將熱能高效轉(zhuǎn)化為電能,能夠減少對(duì)傳統(tǒng)太陽能的依賴,在未來載人月球及深空探測(cè)等空間任務(wù)中,具有廣闊的應(yīng)用前景。
▲ 雙機(jī)對(duì)置自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換器
航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置由五院510所研制,安裝于空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜內(nèi),入軌后已先后完成了在軌測(cè)試和三次在軌試驗(yàn)。在軌試驗(yàn)中,斯特林熱電轉(zhuǎn)換試驗(yàn)裝置熱冷端整機(jī)全程運(yùn)行穩(wěn)定,性能指標(biāo)超出預(yù)期驗(yàn)證目標(biāo),其中熱電轉(zhuǎn)換效率(同等溫比條件下)等綜合技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí),斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置在熱端加熱、冷端散熱、熱能與機(jī)械能和電能之間的高效轉(zhuǎn)換、機(jī)器起振、諧振、穩(wěn)定工作等方面均達(dá)到非常優(yōu)異的水平。
▲ 空間高效自由活塞斯特林熱電轉(zhuǎn)換裝置合蓋前狀態(tài)
值得一提的是,在本次試驗(yàn)和測(cè)試過程中,由五院總體設(shè)計(jì)部抓總研制的航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜,為試驗(yàn)裝置提供了穩(wěn)定的供電、信息、熱控等各接口的支持,確保了試驗(yàn)裝置在軌試驗(yàn)環(huán)境受控。在航天基礎(chǔ)試驗(yàn)機(jī)柜的有力支持下,試驗(yàn)順利開展,驗(yàn)證了空間微重力環(huán)境下雙活塞自由運(yùn)動(dòng)的間隙密封、雙活塞相位保持等關(guān)鍵技術(shù),獲取了空間環(huán)境下雙自由活塞精確的運(yùn)動(dòng)相位保持及漂移特性、動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)強(qiáng)耦合特性等關(guān)鍵參數(shù)。
五院航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域在深入總結(jié)此次試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上,將繼續(xù)瞄準(zhǔn)國(guó)家重大工程需求,持續(xù)開展各項(xiàng)航天新技術(shù)在軌驗(yàn)證,不斷推進(jìn)在軌試驗(yàn)成果向工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化,切實(shí)發(fā)揮航天技術(shù)試驗(yàn)領(lǐng)域在航天強(qiáng)國(guó)建設(shè)中的作用。