“神州八號”的成功發射,並與(yu) “天宮一號”的順利對接,為(wei) 中國2020年左右建成空間站邁出關(guan) 鍵一步。我國的航天技術再次獲得重大突破,其中,激光技術在航空航天領域內(nei) 的應用功不可沒。
那麽(me) ,神州八號上可能用到哪些激光技術呢?經過分析,可能有以下幾方麵采用了此項技術:


神舟八號結構示意圖
(一) 發射裝置及飛船內(nei) 部電子儀(yi) 器的精密焊接
這是激光在航空航天領域應用的最廣泛的技術,由於(yu) 激光焊接相對於(yu) 電子束、等離子束和傳(chuan) 統焊接方法有自己獨特的優(you) 勢, 如能量密度高、熱影響區和變形區小、可焊接不同材料的組合、具有高的柔性等,再加上密封性好、適合在真空等特殊環境下加工,因此激光焊接在航天航空器件中 得到廣泛應用,如傳(chuan) 感器、密封件、鉭電容等。
比如,華工激光生產(chan) 的高精密激光焊接機,在貴州某軍(jun) 工企業(ye) 應用於(yu) 焊接鉭電容器件,這種鉭電容器件用於(yu) 神八宇航飛船發射裝置及飛船內(nei) 部儀(yi) 器。這種軍(jun) 用鉭電容采用了特殊合金外殼,需要在純氮環境下實施密封焊接。針對這一特殊應用,華工激光有針對性的研發了真空手套箱激光焊接係統,對產(chan) 品實現了完美焊接。
(二) 飛船外殼及特種合金零部件的切割加工
在航天航空設備的製造中僅(jin) 外殼的設計就需要多次反複試驗,由於(yu) 外殼采用特殊金屬材料製成,強度高、硬度高、耐高溫,普通的切割手段很難完成材料的加工,激光切割作為(wei) 一種高效加工手段而得到廣泛應用。
激光切割技術是一種擺脫傳(chuan) 統的機械切割、熱處理切割的全新切割法,能將能量聚焦到微小的空間,從(cong) 而獲得極高的輻照功率密度(105~1015W/c m2),從(cong) 而具有更高的切割精度、更低的表麵粗糙度值、更靈活的切割方法和更高的生產(chan) 效率等特點。
另外,在神州八號飛船中,內(nei) 部的零部件也同樣大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金等特種合金,結構形狀複雜,成形要求精確,而大功率激光切割機加工技術的引進,能提高加工的質量,降低模具投資成本,縮短生產(chan) 周期,特別適用於(yu) 複雜零配件加工。
該零配件加工采用的就是高功率激光切割機,如今國產(chan) 化大功率激光切割機加工技術已具備國際先進水平,去年,華工激光法利萊製造的Contour DM數控激光切割機在西安某軍(jun) 工企業(ye) 采購激光切割機項目中一舉(ju) 中標,打破了進口大功率激光切割機壟斷特種合金和飛機發動機零配件加工領域的格局。
另外,由於(yu) 飛船在大氣層中飛行會(hui) 產(chan) 生很大的熱量,在飛船內(nei) 需要有許多包覆層來實現隔熱,為(wei) 了在溫度上升過程中順利的 將包覆層之間的空氣排出,需要在包覆層上麵均勻分布很多微細的小孔,華工激光針對這一應用並結合自身的薄型材料激光切孔專(zhuan) 利開發的自動激光切孔機已經應用 到包覆層切孔上。
(三)太陽電池片劃片
飛船脫離運載火箭順利進入太空後,展開後的太陽帆板相當於(yu) 一個(ge) 小型發電站,通過將太陽能轉換成電能,來為(wei) 飛船上的電器設備提供能源。飛船上雖備有應急電源,但支持的時間有限,所以主要還是依靠太陽帆板提供電能。
這一次,神舟八號飛船電源帆板采用了新的太陽電池片:三結砷化镓新型電池,原來從(cong) 神一到神六采用的是單晶矽太陽電 池,以前隻能達到14.8%的光電轉換效率,而神八和“天宮一號”采用的都是轉換效率達到26.8%的高效三結砷化镓太陽電池。因此,發電能力提高了 50%。
這種電池的襯底通常為(wei) 鍺(Ge),在進行疊層的外延生長之前,需要對襯底進行劃片處理。襯底劃片的質量直接影響電池的性能。
激光劃片技術,特別是短波長激光如綠光/紫外激光,其加工熱影響區小,劃線質量優(you) 越。無接觸式加工避免刀片加工產(chan) 生的應力,可以有效提高襯底的優(you) 等品率,同時對電池性能也有很大的改善,因此在太陽電池片製造過程中獲得廣泛應用。
(四) 航天零部件的打標
軍(jun) 工產(chan) 品、航空航天零部件要求進行高質量的跟蹤,零部件的打標也通常使用激光打標來完成,如航天用傳(chuan) 感器、航天用刀具等。激光打標因其標記的內(nei) 容不可擦除,耐酸堿腐蝕,不會(hui) 被有機溶劑溶解,因此被廣泛應用於(yu) 航天及軍(jun) 工產(chan) 品的質量追蹤等。
除此之外,飛船還可能使用激光進行金屬板毛化、材料表麵強化等。
交會(hui) 對接對建立空間站、運送航天員、補給物資,乃至太空救援至關(guan) 重要,完全掌握這項技術有助登臨(lin) 月球以及地外行星。 此次交會(hui) 對接任務完成後,神舟飛船將逐步形成狀態固化的天地往返載人飛船,組批投產(chan) 。隨著中國的航空工業(ye) 以令人驚歎的速度大跨步的向前進,激光在航天航空領域的應用,也會(hui) 越來越廣泛和深入。
轉載請注明出處。







相關文章
熱門資訊
精彩導讀




















關注我們

