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科技資訊

天舟一號貨運飛船結構原理

時間:2017-04-21 09:04:36   作者:   來源:   閱讀:2132   評論:0
    天舟一號貨運飛船,由中國空間技術研究院(中國航天科技集團五院)研制的一款貨運飛船,也是中國首個貨運飛船。天舟一號具有與天宮二號空間實驗室交會對接、實施推進劑在軌補加、開展空間科學實驗和技術試驗等功能。天舟一號任務則作為我國空間實驗室任務的收ぶ戰。
    天舟一號為全密封貨運飛船,采用兩艙構型,由貨物艙和推進艙組成。全長10.6米,最大直徑3.35米,起飛質量約13噸,太陽帆板展開后最大寬度14.9米,物資運輸能力約6.5噸,推進劑補加能力約為2噸,具備獨立飛行3個月的能力。 

    天舟一號貨運飛船于2017年4月20日19時41分在海南文昌航天發射場由長征七號遙二運載火箭發射升空,天舟一號發射獲得圓滿成功。

研制背景

    神舟十號任務完成后,中國載人航天工程全面進入空間實驗室和空間站研制階段。而在空間實驗室階段,將突破并驗證推進劑補加技術、再生式環控生保技術等關鍵技術,為空間站建造奠定基礎。
    2016年9月15日,天宮二號發射成功,將用于進一步驗證空間交會對接技術及一系列空間試驗,這標志著我國全面進入空間實驗室和空間站任務實施階段。
    為了對空間實驗室中航天員長期駐留和空間科學實驗進行支持,需要通過貨運飛船進行貨物補1。
    如果說載人飛船是天地往返的載人工具,那么貨運飛船就是天地間運貨的工具。中國的天舟一號貨運飛船基于神舟飛船和天宮一號的技術研發,只運貨不運人,貨物運載量將是俄羅斯進步號無人貨運飛船的3倍,在功能、性能上都處于1際先進水平。

基本參數

全長
  
10.6米
最大直徑 3.35米
太陽帆板展開后最大寬度 14.9米
起飛質量 13噸
最大上行貨物運載量 6.5噸
最大推進劑補加量 2噸

主要特點

結構特點

    結構尺寸
    天舟一號貨運飛船由3.35米直徑的貨物艙和2.8米直徑的推進艙組成。
 貨物艙用于裝載貨物,而推進艙為整個飛船提供動力與電力。推進艙兩側各有一翼太陽能帆板(共三板),后部安裝了4臺變軌用主發動機。此外飛船還安裝了24臺姿控發動機。
天舟一號貨運飛船全長10.6米,最大直徑3.35米,質量13噸、最大上行貨物運載量約6.5噸。無論是直徑、質量還是運載能力,天舟一號都將達到世界先進水平。
    運載能力
    天舟一號墼朔紗的近地軌道上行運載能力約為6.5噸左右,高于俄羅斯聯邦航天局研制的進步號M型(2.5噸)以及日本宇宙航空研究開發機構的H-II運載飛船(6.0噸),低于歐洲空間局的自動運載飛船(7.6噸)。
    下行運載能力約為6.0噸左右。載荷比即運載貨物的質量與貨運飛船厶灞舊淼鬧柿恐比,天舟一號貨運飛船的載荷比高達48%,高于日歐的貨運飛船。
    三維設計
    天舟一號貨運飛船采用了三維數字化設計技術,建立的全三維仿真分析與協同設計模垡丫形成成果并在其他航天器設計領域推廣。

天舟一號貨運飛船結構原理

功能特點

    在軌推進劑補加,天舟一號最大特點是承擔推進劑補加任務。
    天舟一號推進劑補加能力約為2噸。它擁有兩個獨立設計的推進劑儲箱,不僅為天宮二號攜帶一箱推進劑,用于自身控制的推進劑也可以“轉讓”。推進劑補加是“慢工出細活”的過程,需要5天左右時間。貨運飛船的設計是3到5天完成對接,因為沒人,不用很著急,可以用更多圈次來b省調姿所需的燃料。燃料省得越多,可用于補加的就越多。
    以前無人及載人飛船的對接機構主要是電路連接,為了補加燃料,貨運飛船跟天宮二號增加了液體連接,而且推進劑和氧化劑分別有不同接口。燃料補加共有30多個步驟,流程十分復雜。出現應急情況還要進行在軌處置,需要地面飛控系統進行復雜的操作。
快速交會對
    天舟一號將開展快速交會對接試驗,整個過程僅用4到6圈就能完成,此技術成熟后可用于載人飛船對接。
搭載設備
    天舟一號上搭載了非牛頓引力實驗等10余項應用載荷共40臺設備,要進行13項太空試驗。設備可以裝在貨物倉內部或懸掛在船體外側,這樣既提高了空間利用率,也最大程度滿足了不同試驗的需求。
任務保障
    為了確保升空后運行萬無一失,北京飛控中心已在地面與天宮二號、神舟十一號及天舟一號建立無線通信鏈路,用真實的測控站和任務軟件模擬了任務全過程,確保接口匹配,控制協同。這一聯試過程比真實任務更為復雜,覆蓋了各種應急控制分支。從飛船發射后的大氣層外救生到應急返回,北京飛控中心對各類應急預案均進行了檢驗,已經完成了任務全態模式演練。這也是空間實驗室和飛船出廠必須經歷的一個環節。目前,該中心針對長征七火箭首飛、天宮二號、神舟十一號、天舟一號等任務建立了多個型號任務團隊,同步開展聯調聯試工作,為后續執行各項任務奠定了堅實的基礎。

主要用途

    天舟貨運船旨在補給空間實驗室以及未來中國空間站的推進劑、空氣、航天員的飲料、食物以及用于維修空間站的更換設備,以延長空間實驗室和空間站的運行壽命。
    貨運飛船發射后會與空間實驗室或空間站進行自動交會對接。為空間實驗室或空間站自動補加推進劑以及空氣。飲水、食物、以其他器物設備則需駐空間實驗室或空間站的航天員從貨運飛船上搬運到站內。同時,貨運飛船亦可充當空間站的“垃圾桶”,航天員取出貨運飛船升空攜帶的物品后,可將站內的廢棄物品搬運到貨運飛船上,關閉氣閘后,貨運飛船脫離空間站輾禱氐厙蚴狽掀物連同貨運飛船在大氣層中燒毀。

標簽:天舟一  號貨運飛船  
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