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航天科技冯韶伟:笃行致远 不负韶华

文章来源:中国航天科技集团有限公司  发布时间:2022-05-26

冯韶伟现任中国航天科技集团有限公司第一研究院一部结构总体组组长、空间站任务——长征五号B运载火箭结构总体副主任设计师,入选第三届中国科协青年人才托举工程,中国宇航学会青年科学家俱乐部副主席,中国航天科技集团有限公司杰出青年。工作期间获得集团公司科技奖励1项,院科技奖励20余项,申请专利20余项,编写国家标准1项,集团标准4项,参与编写专著1本,发表论文30余篇。攻克多项型号重大关键技术,为天和核心舱发射任务圆满成功作出重大贡献。

严慎细实,勇于创新,做航天精神的传承者

中国自主可控的空间站建设凝聚着几代航天人的心血与希望,也是实现航天强国梦想的重要一环。为满足大规模空间站建设需求,新一代运载火箭长征五号B需要研制长度超过20米的整流罩,这是世界上规模最大的采用旋转分离方式的整流罩。分离系统具有构成复杂、结构刚度低和过顶角速度最小的特点,因此作为长征五号B四项重大关键技术之首,其技术瓶颈能否突破直接影响系统方案和研制进程。

纵观近50年整流罩分离设计技术发展,对于气动、弹性整流罩分离分析技术仍未从根源上得以突破,设计方案仍遵循20年前的准则,无法适应空间站工程发射任务的研制要求。面对天和核心舱发射任务紧迫的任务需求和前所未有的技术困难,冯韶伟坚持“大胆假设、小心求证”的科学态度,首次提出基于显示动力学的整流罩弹性分离仿真方法,反复验证仿真分析的模型和方法,一次仿真需要耗时近5个小时,他日以继夜,完成了数十项关键参数的协调和优化,实现了空间站系统在超大规模整流罩内有效空间的高可靠利用,为天和核心舱的发射提供了重要支撑。

针对天和核心舱任务运载能力的需求,他在整流罩设计方案中精益求精,提出基于能量裕度的整流罩旋转分离可靠性评判准则,辨识出原设计方案对分离能源的过度需求,最大程度上优化了分离系统。他在两年内策划组织并圆满完成了三次我国最大规模的整流罩地面分离试验,在试验中基于三维视觉测量系统首次定量获得了整流罩分离的呼吸变形,充分验证了仿真方法和分离系统设计的正确性,实现了整流罩分离系统的高可靠性闭环设计,显著提升了专项技术的技术成熟度,为空间站发射任务的实施和型号研制的顺利进展做出重大贡献,相关技术达到国际先进、国内领先。

此外,他还提出了一种整流罩分离姿态测量方法,首次在飞行任务中获取了半罩分离的宝贵数据,填补了国内该领域的空白。在长征五号B发射天和核心舱的飞行任务中,整流罩以教科书般的姿态缓慢绽放,这是对专业发展的肯定,也是对航天精神的传承。

精益求精,砺而弥坚,做最后一毫米的践行者

我国空间站各舱段重量达20吨量级,为保障可靠发射,需要运载火箭配置承载能力更强、可靠性更高的新型分离装置,但这种连接方式对舱箭机械接口设计、舱箭界面降冲击设计提出了新的要求,甚至直接影响空间站舱段在轨运行的寿命及可靠性,如此大规模的分离装置设计和降冲击设计,技术跨度和研制难度前所未有。

面对型号的重大关键技术,冯韶伟主动思考,积极验证,提出基于颗粒阻尼的非直接接触式星箭接口设计方案,从冲击波的传递规律、传感器的采集特点、偏差状态下分离安全性等方面开展专题研究,组织并完成多次全尺寸冲击解锁试验、地面对接和分离试验对设计方法进行全方面验证,以适应空间站各舱段环境条件为目标,突破大直径线性分离装置对有效载荷的降冲击设计难题,实现冲击量级降低70%。

空间站核心舱发射任务提出了大吨位舱箭的近场安全分离需求,冯韶伟牵头设计了高可靠、无污染的分离系统方案,实现世界上在役火箭最大规模星箭分离系统的安全分离。同时,针对全新舱箭接口设计方案,对空间站发射任务全剖面的使用环境进行全面分析,充分辨识风险,解决了小行程下卫星压点开关状态控制、线性解锁装置热防护适应性设计、分离弹簧自闭环设计等难题。

作为结构系统和星箭联合操作指挥,冯韶伟全程参与天和核心舱靶场发射任务,建立全箭2600余项操作项目和1400余项关键操作的闭环质量控制措施,提出关键动作事件链的检查确认方法并推广实施。深入开展天和核心舱与运载火箭联合操作精细化操作,落实工作项目、工作流程和操作人员的闭环保障措施,现场精准指挥、精细操作、精确判读,实现舱箭对接基准和水平度的高精度控制,大幅提升对接效率,规避偏置对箭体结构,尤其是分离火工品附加弯矩的不利影响,高质量完成20吨级天和核心舱与火箭的对接、大直径柔性整流罩总装等关键项目,打通了发射空间站任务准备工作的最后一毫米,为空间站的全面建设奠定重要基础。

挥洒青春,潜心铸箭,做筑梦九天的开拓者

作为一部领航青年先锋和专业组长,冯韶伟主动探索未来专业发展方向,持续攻关型号和专业中的设计难题,发掘传统设计中的薄弱环节,并积极推进型号间横向一致建设。工作以来,他创新提出了多项结构及分离系统设计方法,有力支撑了型号任务的顺利推进和可靠性提升。

冯韶伟主动承担型号和专业中的设计难题,并着力探索质量提升工程。他创新提出了复合材料薄壁结构环境适应性敏感度分析模型,通过多目标优化设计实现重量减轻16%;创新新型阻燃柔性防热结构,在重量减轻50%的基础上,有效规避了传统防热结构点火烧蚀等不足;提出低温火箭变膨胀系数+基于变形协调的低温三心底贮箱变形量理论设计方法与验证方法,有效解决低温液体火箭管路补偿量设计的难题;主动发现传统设计中双螺母防松的薄弱环节,在机理分析基础上,开展地面试验验证,及时发现了设计缺陷,提出合理的力矩分配方式,有效规避了飞行风险。这些设计方法和结果均在天和核心舱发射任务中得以应用,保障了发射任务的高可靠实施。

作为中国宇航学会青年科学家俱乐部副主席,冯韶伟积极投身科学精神传播工作,多次参加中国航天大会、数博会、青年科学家论坛等活动,通过主流媒体平台宣传平凡工作岗位上的科学之路,参与全国科普日青少年科普活动和《开讲啦》《探月吧,少年》等节目录制,向全社会传递航天科技正能量。

【责任编辑:温存】

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