神舟飛船結構與機構產品研制初期難忘的幾件事

婁漢文

1992年9月21日，以“921”為代號的中國載人航天工程誕生了，它包括運載火箭、飛船、發射場、測控及航天員等幾個大系統，我有幸參加了神舟飛船的研制工作，負責其中的結構與機構分系統的研制。主要任務包括軌道艙及返回艙密封結構、返回艙防熱結構、推進艙結構，以及相應的艙段連接分離機構、艙門機構、返回艙天線蓋彈拋鎖、返回艙通氣閥、航天員座椅及其緩沖機構等產品的研制，還包括總裝與安裝設計、相應試驗驗證及地面設備研制。后來，由于組織機構改革，在1997年10月將其中的總裝與安裝等任務劃轉到了飛船總體。結構與機構分系統的產品要為航天員提供安全的密封空間，保證航天員在軌飛行過程的安全性；實現飛船3個艙段之間的可靠連接與分離，保證返回艙與其余2個艙段的可靠分離，進而保證返回艙返回過程的熱防護要求；為航天員提供合理的坐姿，保證發射過程的航天員的合理受力及著陸過程中的有效緩沖，進一步保證航天員的安全。

接手這項工作時，我們認識到了這項工作的重要性，也知道這項工作中我們要擔當的責任，為此我們認真分析了當時已經具備的條件，以及與任務要求之間的差距。

事實上，當時我們的條件很不好，一方面缺少對載人航天技術的全面了解，另一方面人手也遠遠不夠。當時最有利的條件是領導強有力的支持及對我們的信任。因為我們有多年搞返回式衛星的成功經驗，對密封艙體的結構、防熱結構和總裝安裝比較熟悉，同時又有穩定的生產協助單位，所以對這些工作還是有信心的，但對于相應機構的研制心中沒底，特別需要在這方面多下功夫、多想辦法。

首先想到的是能否找到可參考的資料。中國空間技術研究院(簡稱五院)在執行“863計劃”時，范劍峰領導的“載人飛船工程總體論證組”做了一些準備工作，給我們提供了一些參考資料。在此基礎上，相關部門也協助我們搜集了一些資料，這些寶貴的資料對后來的產品研制起到了很好的指導作用，其中有些資料我們至今還保存著，盡管其已經失去了技術參考價值，但作為歷史的見證，它們值得保存。與此同時，我們想方設法請教同行專家，這些專家給我們提出了許多寶貴的建議與原理方案，對我們最終方案的確定提供了很好的幫助，與他們討論方案的畫面似乎就在眼前。現在，他們中的許多人已經永遠離開了我們，但他們的名字、他們兢兢業業的工作態度，以及給予我們的幫助，我們將永遠銘記。

在分系統成立的初期并沒有為其正式命名。為給分系統命名，專門召開了會議。在501部彭成榮主任主持的會議上，討論分系統名稱時，部分同志曾想用機械分系統命名，但考慮其他分系統也有不少機械產品，這個名字就顯得太籠統，于是大家同意將分系統的名稱定為“結構與機構分系統”，這也是“機構”二字首次出現在分系統的名稱中

當時大家都沒有什么載人航天器研制經驗。飛船總體也難以給分系統提出明確、全面的要求。我們一面和總體討論、協商相關技術要求，一面開展分系統的相關研制工作，因為我們分系統不能坐等到要求全明確才開始工作。有些工作就是分系統和總體一起先做起來。大家為了一個共同的目標——摸索著努力把工作向前推進，一直配合得很好，這段時光也令我難忘。經過一段時間的摸索，大家心里就有了一些底。

在這一階段的工作中，我們是抱著先當小學生的心態開展工作的。一邊工作，一邊學習，一邊努力發展隊伍，解決人手嚴重不足的問題。總體部直接從事結構與機構分系統研制的技術人員由1992年初隊伍籌建時的13人，發展到1996年的26人，加上臨時聘用的同行專家，先后有36人參與了研制工作，他們的名字、所從事的具體工作和技術特長我至今都清晰地記著。

經過了兩年多的論證，到1994年年底，總體對結構與機構分系統的初步要求基本明確。經雙方進一步論證、協商，于1995年8月正式下達了初樣研制任務書，至此我們的工作目標就明確了，接下來的工作也就更緊張了。在這一階段的工作中，不少關于產品研制的事情值得回憶。

1 飛船構型確定

1992年2月9日，國防科工委成立了一個載人飛船論證組和一個論證評審組。在此之前，五院在“863計劃”的“載人空間站及其應用”主題論證中也有個載人飛船工程論證組，當時提出了3個構型方案。

第1個方案是兩艙方案，即飛船由返回艙和推進艙組成，這個方案的特點是飛船總長較短，但航天員活動空間比較小。第2個方案是三艙方案，返回艙在前端，軌道艙在中間，推進艙在后端，為了保證航天員在返回艙與軌道艙之間穿行方便，必須在返回艙防熱大底設置1個艙門。可是在返回艙返回時，防熱大底是在迎風面，燒蝕嚴重，所以在大底上直接設置艙門難度太大。第3個方案是也是三艙方案，相對第2個方案，僅僅將返回艙與軌道艙的位置改變一下，即軌道艙在前端，返回艙在中間，推進艙仍在后端，將用于飛船空間對接的對接機構安裝在軌道艙的前面。雖然僅僅是一個微小的位置調整，卻解決了第2個方案的所有不足，它充分體現了技術的力量及充分論證的重要性。后來，原國防科工委論證組也采用了這個方案。當時工程大總體還設想，在3個艙段空間分離后，利用軌道艙留軌作為后續對接目標，驗證對接機構的性能。因此，最后飛船結構與機構分系統下達的任務書就是第3個方案，也是目前大家看到的神舟飛船的方案。

2 飛船密封

在總體的任務書中，對分系統的密封要求是在飛船飛行中艙壓為91.361 0 kPa的條件下，總漏率不大于1 kg/24 h，相當于9.72×10-3Pa·m3/s。以前我們搞返回式衛星，它的密封艙艙壓較低，密封要求也不高，很容易滿足使用要求。但飛船的返回艙和軌道艙是航天員的生存空間，對密封性能要求比較高。它的艙體結構比較復雜，結構上的焊縫總長有80多米，密封處有200多個，密封圈的總長有80多米，最大密封直徑2.3 m，密封圈種類多達40多種，密封材料有橡膠、聚四氟乙稀、金屬、玻璃等多種類型，除了靜密封，還有多處動密封。

密封性能的好壞決定了在預期飛行時間內需要為航天員帶多少氣體，或在一定氣體攜帶量的前提下能飛行多長時間，同時，密封是否可靠還直接關系到航天員的安全。由于我們沒有這種高密封性能設計經驗，因此我們對這個指標的實現非常重視。為慎重起見，我們和510所從事真空研究的專家專門針對密封性能開展了分析和研究。他們根據初步確定的殼體結構材料和尺寸、焊縫形式和長度、開口數量及密封圈的形式和長度、穿艙插座的形式和數量等，進行了綜合分析和研究，初步估算出蒙皮、焊縫、密封圈、密封面、穿艙件等處總漏率，最后得出了在正常的生產和安裝條件下可以滿足設計要求的結論，這給我們的密封設計以很大的信心。

以此為基礎，我們在進行密封設計時，對重要的部件和裝置進行了漏率指標的分配，并在研制過程中嚴格控制漏率這一指標。按常規密封設計，考慮到地面試驗結果與在軌飛行狀態有一定的差別，取10倍的安全系數。不考慮安裝在艙壁上的其他分系統設備的漏率，結構與機構分系統將2個密封艙的總漏率控制在80 Pa·L/s以內。經地面試驗和飛行試驗證明，軌道艙的漏率一般小于2.8×10-2Pa·m3/s，返回艙的漏率一般小于4.356×10-2Pa·m3/s，2個密封艙及其對接面漏率之和一般小于8×10-2Pa·m3/s。

3 剛度指標的確定

1994年總體對結構與機構分系統提出的基本剛度要求是橫向頻率不小于10 Hz(暫定)，縱向頻率不小于26 Hz。對于縱向頻率的要求，可以接受；對于橫向頻率，當時覺得沒有把握，因為我們搞過的某返回式衛星，高為4644 mm，直徑為2200 mm，它的橫向頻率僅為9.3 Hz。我們這個飛船,高為8000 mm，直徑為2500 mm，在軌道艙與返回艙之間還有1個直徑為1米多的細腰，因此要達到這個橫向技術指標，確實非常困難。于是我們請教了胡海昌院士，他建議去問問他的老師錢令希教授。但最后誰也想不出令人滿意的好辦法。經與總體協商，在1995年下達任務書時，將此指標改為橫向頻率不小于5 Hz(暫定)，最后總體在《載人飛船環境試驗條件》中明確飛船結構應保證整船的主模態為：縱向頻率20 Hz，橫向頻率4.5 Hz。

為了在外形不變的情況下滿足這個指標要求，在進行結構設計時有意加強了返回艙上端框和軌道框下端框的結構剛度，在軌道艙底部設置了1個鈦合金三角架(同時滿足了地面起吊、發射時作為整流罩里撐桿的支撐點)，返回艙上面是鈦合金對接框，與它連接的5根桁條做成變截面，靠近對接框處截面加大尺寸。

經過分析計算、整船的地面模態和振動試驗及飛行試驗，證明飛船的結構能保證整船的剛度滿足總體要求，測得整船的剛度指標為：一階縱向頻率不小于20 Hz，一階橫向頻率不小于4.8 Hz。

4 返回艙殼體結構

4.1 凹艙變形問題(設計問題)

在返回艙III和IV象限之間有一個凹艙，它上面有一個傘艙，用于降落傘的存放，它下面接近下端框。凹艙里面安裝推進分系統的設備(氣瓶、閥門和管路等)，這個凹艙在做水壓試驗時產生嚴重的變形，原因是凹艙和凹艙與錐段的連接處剛度不夠，在內壓的作用下產生了變形。經過技術分析，我們認為可以通過兩種方法予以改進，一是將凹艙下移使其與下端框連成一體，這樣就減小了凹艙下平面所受壓力，二是進行結構加固，即加固凹艙本身及凹艙和錐段的連接處，這個方法雖然增加了一點質量，但不用更改布局，風險較小。主管設計師劉剛加固了設計，徹底解決了由于內壓引起的凹艙變形問題。

4.2 焊接引起的變形

返回艙與錐段連接處有一圈焊縫，在焊接應力的作用下，殼體產生了很大的變形。考慮到返回艙殼體外面還要粘接上一層燒蝕材料，燒蝕層做好以后還要進行加工以保證返回艙外形滿足氣動要求，所以對返回艙密封殼體的輪廓度要求很高，達不到要求，防熱工序就拒不接受。為此，529廠焊接主管工藝師孟松想了很多方法，最后請來哈工大焊接專家，提出通過振動消除應力，于是就由鉚工師傅用鉚槍沿焊縫進行敲擊，這個方法對改善輪廓度有一定的效果。后來又專門研制了一套焊接工裝，解決了這個問題。

4.3 泡沫鋁緩沖墊

在返回艙著陸過程中，一般是密封大底首先觸地，從而產生相應的塑性變形，吸收返回艙的大部分沖擊能量。考慮到密封大底需要與端框焊接，設計時選用了焊接性能良好的防銹鋁，這種材料也能滿足通過塑性變形來吸收沖擊能量的要求。為防止密封大底變形后直接撞擊支撐梁，在大底和支撐梁之間放置了П字形防銹鋁緩沖條。由于總裝時大底上需要敷設電纜，緩沖條的設置會影響某些電纜的敷設，最終取消了這個零件。在一次地面著陸試驗時，防熱大底變形后直接撞擊了支撐梁。后來我們改用泡沫鋁做吸能墊塊，在密封大底與相應的支撐梁之間塞入泡沫鋁，起到了良好的緩沖作用。該泡沫鋁由東南大學研制，我們一直與他們合作，每艘船由他們提供9塊泡沫鋁緩沖墊塊。

5 連接與分離

5.1 火工裝置的選用

飛船的連接分離包括機械連接與分離，電路、液路和氣路的連接與分離，重要的連接分離包括軌道艙與返回艙的連接分離、推進艙與返回艙的連接分離，返回艙防熱大底與返回艙結構的連接與彈拋，分離密封板連接與彈拋，位于返回艙大底和側壁的天線艙蓋的壓緊與彈拋，以及通氣閥打開等。這些連接分離或彈拋的成功與否直接關系到整個飛船的成功飛行。

與衛星上某些部件的連接分離不同，飛船上的分離除了要可靠和安全外，還要求分離時的沖擊要盡可能小，以免對航天員造成不利影響。為此，我們在確定連接分離方案時，選用了連接力大而解鎖力小的火工鎖，而沒有直接選用衛星上常用的連接力小、分離力大的爆炸螺栓。在點火器的選擇上，也曾經有過不同意見。在衛星研制過程中，我們已經積累了多年的使用敏感點火器的經驗，但在載人飛船上，安全性要求更高，敏感點火器的安全性較差，而鈍感點火器的點火電流比較大，防靜電、防射頻干擾和防電磁輻射能力強，安全性更好。所以通過多次討論，大家認為鈍感點火器更適用于載人飛船。

5.2 非電傳爆裝置的使用

為了實現軌道艙和返回艙的可靠連接，并滿足當飛船在發射架上出現危險時將返回艙迅速帶離危險的要求(該過程稱為“零高度逃逸”)，在軌道艙和返回艙的對接框上不止有12個火工鎖I，每個火工鎖I上有2個點火器，點火時，每個點火器需要5 A的電流，這樣就需要60 A的電流，這就給供電帶來了較大困難。為此，我們初步決定使用非電傳爆技術，即需要10 A的電流引爆2個隔板起爆器，在相應沖擊波的作用下引爆12個火工裝置，這樣既能降低對起爆電流的要求，又能確保火工鎖I解鎖的一致性。但是也有一種意見認為這種技術比較新，擔心技術不可靠，為此，我們進行了必要的調研，這項技術在美國已經使用多年，我國運載火箭技術研究院已經和692廠合作研制多年，并成功應用，另外，工程總師王永志同志在國內也進行過考察，認為沒有問題。為慎重起見，我們在第一次使用非電傳爆裝置做分離試驗時，該裝置的主管設計師成奇從四川瀘州到沈陽111廠的試驗現場指導我們使用。第1次試驗的成功，證明這套非電傳爆裝置的研制和應用是成功的，我們選定的這個分離方案也是可行的，試驗結果大大地增強了我們大膽使用非電傳爆的信心。

這些年來的實踐證明，在返回艙和軌道艙連接面上應用非電傳爆裝置實現解鎖，是合理可行的。

5.3 火工鎖I的研制

我們最初設計的火工鎖I，在湖南湘潭282廠加工生產，在長沙國防科大一系進行原理性試驗和部分環境試驗，以便發現火工鎖I設計上的問題。國防科大的甘楚雄老師和他的團隊工作非常認真負責，系領導張育林主任對這項工作非常重視，因此最初三方合作很順利。通過試驗和分析，對我們的設計提出了不少改進意見，試驗完成后，初樣產品就在282廠生產。隨著工作的深入，我們發現282廠在生產過程中使用的兵器部門的工藝標準，與我們使用的航天專業標準有些差別，在與我們協調溝通時不太方便。因此轉到航天系統內的工廠生產，以便使相應的標準依據得到統一。這個產品后來就轉到111廠生產了。

在火工鎖I的研制中，有幾處設計改進需要特別提一下。

(1)火工鎖I安裝螺栓改進。最初設計時，鎖座和2個活塞體在同一安裝面上。解鎖起爆時活塞壓扁了活塞體端面和緩沖墊后，相應的沖擊力直接作用在安裝面上，結果將用于鎖體安裝的2個連接螺栓拉斷，從而使整個火工鎖I失去約束，這種情況非常危險，可能導致相應的安全事故。為此做了2處設計改進，一是將活塞筒端面加厚，二是將2個活塞體端面相對鎖座端面向上提升0.5 mm，從而與相應的安裝面之間預留出0.5 mm的間隙，這一改進徹底避免了上述情況的再次發生。

(2)活塞體與鎖體連接螺栓改進。火工鎖I的2個活塞體分別用2個M6螺栓連接到鎖體上，這4個螺栓起初選用的材料是30CrMnSiA，鍍鋅防腐，因強度不夠，后改為30CrMnSiNi2A，仍采用鍍鋅防腐。在一次解鎖試驗中，此螺栓發生了斷裂，經中科院沈陽金屬研究所分析，認為斷裂是由氫脆引起的。

(3)氫脆問題的處理。在發生這次螺栓斷裂之前，氫脆問題就引起了“921工程”總體的重視，為此專門發了一份文件提醒各系統重視，我們出現這個問題之后，921辦公室胡士祥、王永志和林樹等領導專門為此事去111廠了解情況。會上，領導們做了需要特別關注產品質量問題的指示。這次會議對我們觸動很大，讓我們認識到氫脆的危害性。為避免再出現氫脆問題，我們對在111廠生產的3種火工鎖，即火工鎖I、火工鎖II和拋底火工鎖的相關零件表面處理方法進行了復查并改進了設計。火工鎖I中的7個由高強度鋼30CrMnSiNi2A制造的零件表面由電鍍鋅鈍化改為化學鍍鎳(現在已將此螺栓材料改為TM210-A)。火工鎖II中由TM210A(GY06-001-99)，30CrMnSiA，30CrMnSiNi2A，40Cr等材料制造的零件，已經是化學鍍鎳，沒有氫脆問題。拋底火工鎖的主要承力件為鈦合金(TC10),表面陽極化處理，鈦合金的氫脆主要是由于原材料氫含量超標和后加工過程中酸洗等工序產生的氫污染，建議工廠在加工前對原材料進行必要的氫含量檢查，在加工過程中需要注意防止氫污染。通過這次復查和設計改進，徹底杜絕了氫脆的再次發生。111廠的生產過程、質量控制，都是嚴格執行航天標準，產品的質量得到有效保證，這個合作一直繼續到現在。

5.4 火工鎖II的研制

5.4.1 火工鎖II設計方案的確定

火工鎖II用于返回艙與推進艙之間的連接解鎖。當時做了兩個方案，一是根據相關專家的提示，由祁玉峰設計了一個有4個點火器、結構有冗余的啞鈴式火工鎖，并由282廠做出產品，也進行了點火試驗，這個鎖的特點是解鎖可靠性很高，缺點是機構組成相對復雜，加工和裝配比較繁瑣，生產過程質量控制難度較大。另一方案是委托111廠參考已有的一種小型火工鎖設計的，111廠派主管工藝師王智建來完成這項工作，在我們的指導協助下，很快就完成了這把鎖的設計和生產。這是一種用爆炸螺栓實現連接與分離的解鎖冗余的火工鎖。冗余設計的目的是保證火工裝置中的2個解鎖單元中的任何一個工作就能保證整個裝置正常解鎖。

圖1中火工鎖的一個重要連接零件樞軸，我們選用的材料是高強度鋼4Cr5MoSiV1，就是這個材料給我們帶來了很大的麻煩。我們在對鎖進行連接強度試驗時，發現樞軸的承載能力不夠，尚未達到設計要求時就發生了斷裂。中科院沈陽金屬研究所對我們提供的斷裂樞軸進行了掃描電鏡檢查、金相分析和斷口分析，認為屬低應力脆性斷裂。它是由于樞軸齒條和螺紋根部留有加工痕跡，加之材料抗裂紋擴張能力太弱，而在低應力作用下破壞。根據超高強度鋼的特點，用斷裂力學的觀點分析，只有當材料有足夠的斷裂韌性，材料的光滑拉伸強度指標才有實際意義。當材料處在高強度低韌性時，韌性起主要作用。因此，選材時應兼顧強度與韌性。火工鎖II樞軸的受力條件比較苛刻，在現有尺寸的限制下，要滿足較高強度指標要求，并具備較好的斷裂韌性，4Cr5MoSiV1這種材料是不合適的。于是，我們不得不重新尋找能滿足要求的新材料。

圖1 火工鎖II結構

5.4.2 火工鎖II樞軸材料的更換

我們了解到，北京鋼鐵研究總院研制了一種名為TM210A的超低碳的馬氏體時效超高強度鋼，具有較高的強度和斷裂韌性，TM210A鋼的多項力學性能指標優于4Cr5MoSiV1，并已通過鑒定。于是我們用該材料制作了新的樞軸零件，而后繼續試驗，結果證明樞軸承載能力滿足要求。繼續加載，直到鎖齒脫開，樞軸也沒有斷裂，從而徹底解決了樞軸低應力斷裂問題。

5.4.3 火工鎖II爆炸螺栓設計改進

火工鎖II裝有2個微型爆炸螺栓，由當時的5534廠研制，最早選用的爆炸螺栓是在資源一號和實踐五號等衛星上所用的爆炸螺栓方案的基礎上改進的。這種爆炸螺栓是用剪切銷承受拉伸載荷，在火工鎖II裝配完成之后，剪切銷一直處于受剪狀態，所以就會產生蠕變，爆炸螺栓會慢慢伸長，致使鎖的承載能力下降，為此，經與111廠、474廠(此時5534廠更名為474廠)協商，將爆炸螺栓改為斷裂槽式，這樣就避免力產生蠕變現象，這一更改很成功，但是斷裂槽的尺寸控制很麻煩，因為每個爆炸螺栓的承載能力是固定的，藥盒裝藥量確定之后，必須根據每批材料的機械性能確定斷口的尺寸，這就需要做不少試驗。1998年11月底在試驗中心進行結構船II整船振動試驗時，發現有一件火工鎖II解鎖。經檢查發現，是由一個爆炸螺栓工藝件斷裂引起的。通過對這個爆炸螺栓工藝件進行材料化學成分、硬度和斷層的金相分析，得出以下結論：一是硬度偏高，設計硬度為洛氏硬度36～42，而實際測得的洛氏硬度大于51；二是從金相圖上發現斷裂面有鎘脆現象。為此進行了設計更改，將爆炸螺栓的表面處理改為化學鍍鎳，不再電鍍鎘，從而徹底解決了這個問題。

在上述問題的解決過程中，有一次試驗到凌晨才結束，111廠的四位參試人員在由撫順返回沈陽的途中，由于司機困乏導致視覺錯誤，撞上了隔離帶，所有乘員全部受傷，萬幸的是沒有生命危險，治療、休養一段時間后，他們再次走上了工作崗位。這是他們曾為“921工程”付出的代價，我們不應忘記他們。

1999年，神舟一號進入發射場時，火工鎖II的鑒定試驗還沒有全部完成，我們在靶場還真有些提心吊膽，直到111廠把合格的產品送到發射場，大家才都松了一口氣。

5.5 拋大底火工鎖

顧名思義，拋大底火工鎖主要用于返回艙防熱大底的連接與彈拋，它通過防熱大底上的鈦管和火工鎖II與推進艙的上端框連接，它是集連接、解鎖和分離于一身的火工鎖，每艘飛船上使用5件產品。拋大底火工鎖安裝在返回艙的下端框上，再穿過防熱大底并通過膠結在大底上的鈦管完成與大底的連接，為保證連接處有足夠的強度和剛度，防熱大底周邊的拐角防熱環用密度為1.4 mm/cm3的MD2材料模壓成型，鈦管通過火工鎖II實現返回艙與推進艙之間的載荷傳遞。其連接方式如圖2所示。在彈拋防熱大底時，5個鎖必須同步解鎖、彈拋，但此處受到結構空間的限制，難以實現解鎖的冗余設計，所以該鎖的研制難度很大。

圖2 返回艙下端框、防熱大底、鈦管、拋大底火工鎖、火工鎖II和推進艙上端框連接示意

5.5.1 材料缺陷問題

在所有火工鎖的研制過程中，對完成裝配的產品都要進行X光檢查，看看有沒有漏裝火藥。在某拋大底火工鎖產品進行X檢查時，發現了內部有缺陷，分解后檢查發現，原來是一個零件的材料(鈦合金TC4)有缺陷。為此，我們要求工廠修改了工藝流程，鈦合金材料在加工前全部進行X檢查，免得有缺陷的材料進入生產線，在裝配完成之后再進行一次X檢查，以免漏裝藥。這樣把住了前后2個重要的產品質量控制環節。

5.5.2 燃氣泄漏的發現與解決

隨著飛船研制進度的推進，對返回艙內的環境控制要求也在逐步深入，其中一條就是返回艙內氣體成分的控制，確保艙內氣體不會給航天員帶來傷害。為考核拋大底火工鎖解鎖分離后產生的燃氣是否會泄漏到返回艙內，2002年在航天城分別進行過3次點火試驗。第2次試驗時，活塞被打壞，是產品解鎖前未按預期使用載荷施加預緊力，也未施加相應的模擬負載所致(防熱大底質量約270 kg,平均到每個鎖的質量負載約為54 kg)。在施加相應負載情況下，鎖可提供的分離速度約為3 m/s,而這次試驗速度達63.8 m/s，比正常工作狀態的速度高得多，活塞對殼體的撞擊力大很多，導致活塞斷裂。這件事再次提醒我們，盡管不同試驗的目的不同，為了加快試驗進度，可能對某些試驗的狀態進行簡化，但要事先分析簡化的可能結果，當不能明確簡化結果時，還應盡可能按產品使用狀態進行加載，以避免出現難以預料的結果。

試驗結果發現，拋大底火工鎖確有燃氣泄漏情況。第一想法就是封堵，即設法提高密封性能將解鎖工作后剩余的高壓燃氣密封在艙體內部，后來發現這一目的很難實現，因為泄漏是絕對的，密封是相對的，而返回艙的容積不大，為保證航天員的安全，對燃氣泄漏量的限制極嚴。后來改變了設計思路，改燃氣的被動封堵為主動排泄，即將解鎖后的剩余高壓燃氣主動排泄至艙外，杜絕高壓燃氣的存在，從而消除了燃氣泄漏的風險。為此，主管設計師祁玉鋒修改了設計，在殼體內壁開8個縱向泄壓槽，在活塞側壁開4個泄壓槽，從而徹底解決了這個問題。圖3為拋大底火工鎖結構。

圖3 拋大底火工鎖結構

5.5.3 鈦管尺寸的確定和燒蝕問題

返回艙防熱大底上裝有5個鈦管，鈦管上端連接拋底鎖，下端與火工鎖II相連，它承擔了連接返回艙和推進艙的重任，因此必須有足夠的強度和剛度。但是在返回艙進入大氣層后，防熱大底處于迎風面，必須盡快把鈦管突出在防熱大底外部的部分盡快燒掉，否則在熱流的作用下，這5個凸起可能會造成燒蝕層的破壞，進而影響返回艙的安全返回，所以又希望鈦管的體積、壁厚盡量小，以確保其能夠盡快被燒掉。因此，需要確定一個既能滿足強度剛度要求又能滿足防熱要求的合理尺寸。按著上述原則，我們初步確定了鈦管的尺寸，并把試驗件在綿陽風洞試驗中心和701所進行了燒蝕試驗，結果表明：15 s就可以把鈦管突出的部分燒光，這個時間是可以滿足防熱要求的，所以就把這個尺寸確定為最終尺寸。

5.5.4 研制雙執行機構拋底鎖的設想

火工鎖I和火工鎖II都是雙執行機構，即解鎖時只要其中一套執行組件工作，就可以完成解鎖，因此可靠性很高。但所用的拋大底火工鎖，是單執行機構，有發生單點失效的可能。因此，后來又設計了一個雙執行機構的拋大底火工鎖，原理上它的可靠性比現在使用的拋大底火工鎖有很大的提高。但是考慮到現在的產品技術已經成熟，且試驗中從未發生過未解鎖的情況，因此原產品一直在使用。新的雙執行機構拋大底火工鎖作為技術儲備，在將來有機會時使用。

5.6 分離密封板組件

神舟飛船的返回艙和軌道艙之間有相應的對接框，二者之間的電路、氣路、液路的連接與分離，直接通過安裝在艙體對接框上的相應穿艙插座來實現，這種連接方式簡單易行。由于返回艙返回過程中的氣動外形要求，不允許在其下端再置對接面，因此無法直接通過對接框實現它與推進艙之間電路、氣路、液路的連接與分離，這樣就使該問題變得非常復雜。

為解決該問題，在返回艙的側壁背風面專門設置了一個電路、氣路、液路連接與分離的密封板組件，該組件由2塊板組成，其功能相當于2個對接框，電路、氣路和液路斷接器穿艙插座部分分別安裝在2塊板上。其中：1塊板稱為固定板，通過螺接實現與返回艙側壁固定、密封；另外1塊板稱為分離板，通過1個火工彈子鎖實現與固定板的連接，并由此實現了對應電路、氣路和液路斷接器接通。2塊板之間還有2個彈簧，當返回艙與推進艙需要分離時，彈子鎖解鎖，在彈簧作用下將分離板彈離固定板，從而實現返回艙與推進艙之間電路、氣路、液路的分離。在分離板的外側還有2根跨越兩艙的擺桿，擺桿底部與推進艙相連，頂端與分離板相連，兩艙之間的管路和電纜附著在擺桿上。在分離板分離時，它推動擺桿進而帶動電纜一起擺開。由于推進艙始終通過擺桿與分離板相連，所以即使分離板分離后依舊連接在推進艙上，隨推進艙一起墜落大氣層中，而不會成為空間碎片。由于該組件裝在返回艙側壁上，板上安裝有24個電路、氣路、液路穿艙插頭，因此對它的密封要求很高，安裝完閉后需要單獨檢漏。

為保證插接件之間的順利脫開，兩板分離時必須保證分離板先平移一段距離，而后再隨擺桿一起擺動，同時，擺動到一定角度必須停止，以免在返回艙發射前需要逃逸時分離后的分離板與運載火箭的隔框之間產生鉤掛，停擺過程中必須將相應的動能有效吸收，避免系統內部因可能的剛性撞擊而斷裂失控，還要有效防止緩沖過程中擺桿的反向擺動，避免由此導致的分離板與固定板之間的再次鉤掛。分離板分離后，以及兩艙完全分離后，都要通過該組件給出相應信號。

分離板與固定板的分離信息很容易獲得，而返回艙與推進艙之間分離信息的獲取卻耗費了我們許多精力。因為不希望返回艙側壁有明顯的凸起，以避免給防熱帶來影響。最后我們想出了一個簡便方法，就是采用1對插針和插孔及2根導線，導線一端直接連接到固定板上，導線另一端連接到推進艙上，分離時依靠艙段的分離力將插針和插孔件拔開，發出分離信號。密封板組件的研制工作量很大，負責這個項目的主管設計師楊建中，從方案確定到設計、協調、生產和大量試驗，都安排得井井有條，工作進行得很順利。

試驗包括拔脫力測量、密封性能試驗、力學環境試驗，以及連接、分離性能試驗。分離性能試驗包括：常溫條件連接、分離性能試驗，在考核連接和分離性能的同時，確定緩沖元件的尺寸和彈子鎖的裝藥量；模擬空間環境下的連接、分離性能試驗；為了模擬太空失重狀態，設計了一套懸掛隨動裝置，克服了分離過程重力的影響；溫控系統故障狀態下的連接、分離性能試驗，這項試驗是總師提出來的，目的是模擬熱控系統在空間發生故障、液體工質結冰時，能否完成分離。這些試驗做得比較充分，都得到了滿意的結果。

1999年神舟一號發射前，王壯副總師到塔架上檢查時發現了一個問題，就是熱控分系統在實施熱控包覆時，將擺桿組件的擺動部分和固定部分縫在了一起，于是告訴熱控分系統研制人員馬上拆開，重新包覆，這樣就保證了擺桿能夠正常分離。后來專門固定了熱控包覆方法，避免了類似問題的再次發生。由此聯想到了1969年蘇聯聯盟5號飛船返回時發生的一次重大事故，返回前推進艙與返回艙分離時，相應的分離板沒打開，于是返回艙拖著推進艙進入大氣層，因為無法控制姿態，返回艙燒蝕嚴重，幸運的是擺桿組件上面的電纜導管等全被燒掉，才使得返回艙脫離推進艙，最終保住了航天員沃雷諾夫的生命。

后來，密封板組件的分離設計思想又應用到了月球及深空探測器等多個航天器。

5.7 電路斷接器

在結構與機構分系統所說的電路斷接器，實際就是一個電連接器，它具備一些普通電連接器的電性能(如接觸阻值、絕緣阻值、額定電流電壓)，以及機械性能(如插拔力和密封性能)，可以把它看作是一個有電性能要求的機械產品，所以分系統一開始接受了這個產品的研制任務。513所得知后，就想爭取研制這個產品，我們經過考察，決定把液路和氣路斷接器留給513所，而把電路斷接器委托給693廠，這個工廠當時條件一般，設備比較老舊，但考慮到該廠是系統內專業廠，他們的領導對接受飛船產品的研制非常積極。于是主管這個產品的馬銳明就和693廠的設計師陳京生一起研究并確定了設計方案，693廠出了一份設計圖，殼體選用和硅硼硬玻璃線脹系數接近的可伐合金4J29，每對針孔對的拔脫力控制為1 N，另外還加了一個保護板，在插頭拔出以后，它可以自動將插座上的針孔遮住，這樣就可以防止返回艙返回時燒蝕形成的積碳落入針孔中，后來和電總體協商，認為沒有必要，就取消了這個防護板。這個產品研制成功后，用在電性船和神舟一號和二號上，后來，按總師的意見，把這個產品轉給電總體了，改名為Y35電連接器。

2001年10月在神舟三號發射前，發生了某個連接點不能導通的問題，飛船總指揮袁家軍問我相關情況，我只能說不知道，因為后來這個產品轉給了電總體，工廠換了設計人員，修改過設計圖，具體是怎樣修改的我們就不知道了。為了確保神舟三號任務的完成，領導決定在發射場全部更換安裝在艙體上的27個穿艙密封插座，要求693廠重新修改設計，重新生產，推遲3個月發射。我們從發射場回來等待，上述的密封板組件重新裝配新的電連接器后，又進行驗收試驗，所有試驗通過后，相關人員再次進場發射，取得了圓滿成功。

5.8 液路斷接器

氣路和液路斷接器由513所研制，我們首先確定了基本設計方案，并提出了設計要求，特別是拔脫力要求。513所完成了產品的詳細設計、生產和試驗。其中，液路斷接器的研制有些特殊問題需要解決，即零件材料與熱控工質的兼容性和表面處理的選擇；為克服殼體內孔圓度、直線度誤差，以及與其配合的滑閥形狀對分離的影響，并保證配合間隙的一致性，將二者的完全互換性裝配改為分組裝配，這樣有效降低了加工精度，并提高了產品的合格率。為進行拔脫試驗，513所還專門制造專用試驗臺，用于產品的研制和驗收。

6 艙門的設計與檢漏

艙門是飛船上的重要組件，也是由航天員直接在軌進行開關操作的產品，其組成比較復雜，功能要求比較多，性能要求高，比如關閉密封性能、關閉檢漏、關閉指示、開關性能、在特定位置的穩停性能等。因此，在沒接到總體明確要求之前，我們就開始了艙門的攻關工作，先后有3位設計師做過4個方案，經過反復比對，最后確定了飛船艙門的方案。艙門的壓點開關由我們提出方案，由539廠研制，艙門的中心軸要穿過艙壁，有6個動密封圈，這些密封圈既要保證密封，又要有小的摩擦阻力，因此一般的密封圈生產廠家不會做，最后落實到621所，他們研制的這種密封圈既能滿足密封要求，又能控制較小的摩擦系數。

航天員進艙后，關上艙門，就要給密封艙充氣，如果艙門沒有關好，艙內充氣就會受到影響，為此需要在艙體充氣之前增加1次對艙門的檢漏，要求在10 min內給出艙門檢漏結果，判斷艙門是否關好。為此，就要增加1臺快速檢漏裝置。510所承擔了該產品的研制工作，他們采用高靈敏度壓力傳感器，用測量艙門密封腔壓降的方法來確定漏率，成功研制了一款具有中國特色的快速檢漏儀。

軌道艙艙門設在軌道艙側壁，本來可以設計得簡單一些，由于當時時間太緊，就采用了返回艙艙門的設計，只是個別尺寸做了修改。

7 座椅緩沖器設計方案的更改

座椅緩沖器安裝在航天員座椅靠近頭部一段的下面，用于吸收著陸瞬時可能的沖擊。返回艙著陸前通過座椅緩沖器動作將座椅的頭部抬高一段距離，著陸瞬時由于沖擊作用座椅頭部又可以下降一段距離，這個下降的過程就是緩沖器吸收沖擊能量的過程。移動距離是由吸收沖擊能量的大小決定的，所以這個座椅緩沖器也是個吸能器，它的作用就是將瞬間沖擊的加速度峰值拉寬、削平，比如通過緩沖器緩沖，將輸入峰值為80gn、脈寬為20 ms的半正弦波，輸出為峰值15gn、脈寬50 ms的半正弦波。它的研制歷經的時間最長，研制道路也最曲折，其中很多的事情也最難忘。

20世紀70年代在研制曙光號飛船時，就進行過著陸緩沖器的研究，當時的方案是用鋁蜂窩做緩沖元件，到了“921工程”攻關時，我們考慮過用液壓阻尼的方式，但是太復雜，后來我們看到林華寶院士(已故)有一篇關于脹環緩沖器的介紹，我們決定探索一下這個方案。它的原理是緩沖過程中，使薄壁金屬環通過一個錐環，從而使薄壁金屬環擴徑變形，從而將沖擊能量轉變為材料的塑性變形能。當時主管設計師孫悅年與哈工大的張鵬順老師共同對緩沖機理進行了分析和研究，并做了一些基礎試驗驗證，發現原理上可行但有許多問題需要解決。后來一個偶然的機會，我們了解到有人曾探索過拉削緩沖方案，即利用拉刀切削金屬的原理，在緩沖過程中通過拉刀切削金屬，從而將沖擊能量轉變為切削變形能。這個原理更清晰，我們也更熟悉，于是我們就沿著這個方案開展設計，并結合這個緩沖方案設計了用燃氣實現提升的完整的座椅緩沖器方案。

后來就開始了很長時間的試驗驗證和調試，由于所需要的緩沖力在幾千牛頓的范圍，所需的切削深度只有1×10-2mm，這與一般的機械加工精度相同，因此，要想保證緩沖力的穩定性，一方面需要提高拉刀及對應切削桿的尺寸及形狀精度，另一方面需要準確控制拉刀的切入深度，進而保證切削過程中切削層面積的穩定性。在實際加工調試中發現，這兩個條件的準確控制都是很困難的，因此拉削式緩沖器的性能很不穩定，緩沖性能時好時壞，怎么下功夫調整，也得不到滿意的結果。

經過幾年的努力，雖然沒有成功研制性能穩定的產品，但對問題的認識卻越來越深刻，拉削式方案原理上沒有問題，但不適合在座椅緩沖器上使用，因為需要的緩沖力太小，對于緩沖力較大的情況，該方案才適用。大家也學到了不少東西，認識到方案是決定成敗的關鍵，如果方案有問題，做多少努力也是沒有用的。

我們再次想起了脹環方案，并認真對比了二者的技術特點及結構組成特點，脹環方案通過脹環在受到擠壓時產生的塑性變形吸收能量，相應的尺寸和形狀誤差對吸能性能的影響不大，因此更換為脹環方案可以保證緩沖性能的穩定性。

這時已經是2002年的4月，距離首次載人飛行的時間2003年的10月，僅有半年的時間。可想而知，在這個時候，首先提出否定自我的已有研究成果，并提出用不到半年的時間完成一個基于新方案的產品研制，需要多大的勇氣、信心、決心和膽量。這個建議的提出也給飛船兩總和921辦公室大系統兩總出了難題，后續的2～3周時間內，密集召開多次技術論證會，最終決定：為確保首次載人航天的成功，在座椅緩沖器現有方案基礎上，將緩沖方案由拉削式改為脹環式方案，各部門要全力配合，所需條件全力保障。

有了頂層領導的決策，相關各部門立刻行動起來，包括分系統設計師、總體技術人員、航天員中心的相關人員，以及外場試驗人員等，各負其責，相互配合。主管設計師楊建中帶領滿建峰、曾福明等同志組成的這個團隊晝夜奮戰，連續作戰，一面分析計算、一面設計，一面試制、一面試驗，最后確定了脹環材料為鋁材5A06，錐環材料為軸承鋼GCr15。脹環和錐環的潤滑方式采用二硫化鉬干膜加二硫化鉬鋰基脂。試制過程的相關零件是在總體部車間和529廠完成的，試制完成后的正式產品在282廠生產。當時還遇到了北京“非典”、282廠的供電能力不足等特殊問題，現在想起來都覺得難。那時候的物流還很不方便，考慮到其中的脹環為消耗件，為了實現加工與試驗驗證的并行開展，車間加工好一批脹環馬上派人乘飛機送往北京，考慮到北京“非典”，282廠的送貨人員不進北京城，和總體部的接貨人在機場交接產品。交接完成，282廠的送貨人員立刻準備返回，總體部的人則把產品轉送到621所去潤滑，之后緊接著在511所做緩沖單元沖擊試驗，再到507所沖擊塔上做全負載試驗，最后在朱莊試驗場進行試驗。

這樣從產品試制，到所有試驗完成，連續緊張工作近5個月后，得出以下結論：脹環式緩沖器最大沖擊響應加速度幅值、沖擊響應時間及加速度增長率等均優于拉削式緩沖器，特別是航天員系統最關心的加速度增長率僅為拉削式的42%，滿足了航天員安全醫學評價指標要求。這種緩沖元件加工簡單，安裝后不用再調整，性能穩定，易于保證。

2003年9月16日，用于飛行的脹環式座椅緩沖器按時送到酒泉衛星發射中心，換下已經裝在神舟五號飛船上的拉削式緩沖器，我國首位航天員楊利偉就是通過該緩沖器安全回到地面的。

在神舟五號座椅緩沖器改進的同時，507所根據“921工程”總體于2003年8月的兩師會議精神，對當時已有座墊頭盆向緩沖性能做進一步挖潛。他們在配合五院參加脹環式緩沖器試驗任務的同時，開展座墊挖潛工作，雙方密切合作，相應的工作進展也很順利。通過緩沖器和座墊的改進工作，我們和507所的技術人員也結下了深厚的友誼。我們雙方年輕一代的設計師，依舊延續著這種友誼。

關于座椅緩沖器的提升動作，有3次改進設計。原設計的座椅緩沖器的提升是靠火藥產生的高壓燃氣推動活塞運動完成的。與上述拋大底火工鎖相似，由于座椅緩沖器也在返回艙內，高壓燃氣的存在有泄漏的可能，從而會影響航天員的生命安全。為此也改進了設計，取消了火藥燃氣提升方案，改為通過氮氣瓶中的氮氣提升，再后來又取消氮氣瓶，改用環控生保系統返回時的剩余氣體來提升，這個設計的改進是由復雜改為簡單，越改可靠性與安全性越高，這種改進是非常必要的

8 通氣閥

通氣閥是安裝在返回艙上端框上的一個閥門，通氣閥的后面還有手動的一個閘板閥，這個閥門用一根鋼絲繩連接一個手柄，手柄安裝在舷窗旁邊航天員操作方便的地方，類似于自行車的手閘，這2個閥門做成一體，在降落傘打開之前先把通氣閥上的密封堵蓋彈開，此時，密封艙與大氣還不能連通，坐在舷窗旁的航天員可以根據對窗外環境的觀察結果決定何時打開閘板閥。閘板閥一打開，密封艙就與艙外大氣連通了，閘板閥上的風機就會加速空氣循環，這樣在提升坐椅和拋防熱大底等過程中由于火工裝置作動產生的有害氣體很快就會被排到艙外。如果落點不好，比如水面，閘板閥就再關上，避免返回艙內進水。

我們返回艙使用的肼類推進劑，在推進劑排放時閘板閥必須關上，防止有害氣體進入艙內，這就要求我們的火工品不能往艙內排放有害氣體，這增加了某些火工裝置的研制難度。

經總師協調，我們將上述2個閥的組合體分開，將閘板閥轉給環控生保分系統，我們只留下通氣閥。接受通氣閥設計任務是位剛參加工作的年輕人，在進行原理試驗時，活塞被卡住，分析發現解鎖時由于沖擊，造成活塞直徑被墩粗，結果活塞被卡在套筒里。

1971年，蘇聯聯盟11號飛船在返回時，曾經發生過在軌艙、返回艙兩艙解鎖分離時，由于強大的火工品爆炸沖擊引起通氣閥打開，致使密封艙漏氣、3名航天喪生。為了防止我們的通氣閥在受到振動和沖擊時意外打開，也為了保證通氣閥點火時產生的沖擊不威脅航天員的安全、不損壞艙內的設備，在殼體和芯部裝上一個金屬橡膠緩沖墊，使用這種緩沖墊后，相應的沖擊值由3000gn降到1500gn以下。

由于我們的返回艙在返回時不通風，因此要求安裝在艙內和艙壁的火工裝置不能漏氣，還要求引爆裝置也必須具備良好的密封性能，692廠為結構與機構分系統提供2種起爆器FSJ-13A和FSJ-13，但這些起爆器的密封性能都不好，為此，他們根據我們的要求專門研制了高壓密封起爆器HgQB-6，密封性能很好，滿足了我們的使用要求。

9 舷窗

舷窗是位于返回艙側壁的一個圓形玻璃窗，透過舷窗航天員可以觀察艙外的環境。返回艙在穿過大氣層時，舷窗的外層玻璃將被揮發的防熱材料污染。在聯盟TM-17返回艙的舷窗外有一個可以拋掉的防護玻璃。防熱大底和防護玻璃用一個彈簧機構連接，大底上有一個解鎖桿，一端連接在玻璃外框上，通過防熱層里面的一個通道，另一點被彈簧壓在防熱大底上，當大底拋開時，解鎖桿被彈簧拉出，防護玻璃解鎖，并被4個小彈簧彈開，露出里面未被污染的舷窗。

上述設計既簡單又可靠，但是解鎖桿必須通過防熱層，聯盟TM-17的防熱層厚度為60 mm,里面可以留一個穿解鎖桿的通道，但是我們的防熱層只有25 mm,無法形成安裝這個解鎖桿的通道，如果在殼體結構上做，設計和工藝上難度太大，所以我們不能采用這個方案，我們改用在最外層舷窗外側涂防護層的方法。

我們的舷窗主要由窗框、三層玻璃、隔熱件和密封件組成。三層玻璃從外到內依次為防熱玻璃、中層承壓玻璃和內層承壓玻璃。外層是石英玻璃，可耐溫1400 ℃左右，只讓它承受熱載荷，不承受內壓，中、內層為鋼化處理后的鋁硅酸鹽玻璃，可承壓、可耐溫(中層為400 ℃，內層為200 ℃)，雙層玻璃構成雙承壓、雙密封保險，確保窗口在返回過程中既防熱又密封。

在外層防熱玻璃的外側，由上海硅酸鹽所涂敷一層氟塑料膜，使沉積在玻璃上的防熱材料燒蝕物在著陸之前脫離并被吹走，這樣依舊能保證航天員著陸后可通過舷窗清晰地觀察周圍情況。

為了檢驗這層膜的防護效果，專門做了風洞試驗，從試驗結果來看，玻璃顏色有點變化，但還是透明的。在實際飛行時，由于外界環境不穩定，透明的程度會有些差別，但可以滿足航天員對外觀察的需要。

10 協作關系

結構與機構的研制涉及到很多學科和專業，需要多種技能的人才、設備和檢測儀器，單靠我們總體部是無法滿足研制需求的，因此必須進行必要的協作。協作單位需要慎重選擇，我們選擇協作單位時，遵循以下幾條原則：協作單位的研發和生產能力是否突出，質量保證體系是否健全，執行標準是否滿足航天要求，合作的意愿是否強烈等。最終我們選定了以下合作單位。

10.1 殼體結構研制協作單位

殼體結構的研制涉及到的工作較多，協作單位包括529廠(返回艙與軌道艙生產，水壓與氣密試驗)、703所(返回艙防熱結構研制和生產)、805所(推進艙結構和總裝設計)和149廠(推進艙結構生產與總裝)、508所(靜力試驗)、511所(動強度試驗)、沈陽鑄造研究所(返回艙鈦框鑄造)、西北橡膠工業公司(密封圈生產)、42所(密封圈研制和生產)、701所(返回艙鈦管燒蝕試驗)、上海硅酸鹽所(舷窗涂層研制)、東南大學(密封大底緩沖用蜂窩鋁研制)、加里寧格勒中央試驗中心(返回艙舷窗風洞試驗)13個單位。

10.2 總裝協作單位

1992年到1996年，總體將總裝任務下達給了結構分系統(1996年后總裝工作劃歸總體)，這期間總裝的某些工作也進行了協作，包括539廠(整船總裝平臺的設計和制造)、518所(根據539廠的設計，完成第2個整船總裝平臺的生產、總裝地面設備研制)、中科院化學所(為總裝研制螺紋鎖固膠KS和MS)。

10.3 機構產品的生產制造與研制協作單位

機構產品的種類多，且涉及不少火工產品，需要專門的工廠生產或研制。包括529廠(艙門、座椅零件、座椅組件、分離密封板組件中的密封板和擺桿機構的生產制造)、111廠(火工鎖、分離彈簧、艙段分離試驗臺生產制造)、282廠(初樣火工鎖、座椅緩沖器、壓力燃氣包的生產制造)、508所(火工鎖III、拋天線蓋火工鎖、通氣閥、傘艙蓋防撞氣囊的研制及整船艙段分離試驗)、474廠(原兵器部5534廠，火工分離推桿生產制造及火工鎖II的爆炸螺栓的研制)、510所(整船漏率分析及艙門平衡閥、排氣閥、艙門快速檢漏儀、艙門機構干膜潤滑、金屬阻尼橡膠墊圈的研制)、708所(連接分離可靠性分析)、513所(氣路和液路斷接器的研制)、哈工大(活動部件運動間隙分析與設計、座椅緩沖器脹環原理試驗)、國防科大一系(火工鎖和座椅緩沖器分析計算與原理試驗)、692廠(各種起爆器、非電傳爆裝置研制)、693廠(電路快速斷接器、分離信號裝置研制)、610所(座椅束縛帶生產)、621所(艙門軸專用密封圈研制及座椅緩沖器脹環潤滑)、539廠(艙門壓點開關研制)、清華大學汽車工程系(著陸緩沖系統分析)、北航機器人研究所(艙門檢漏專用設備研制)17個單位。

另外，還有協作廠家委托的給其所研制產品配套的一些單位，為了保證產品質量，我們必須了解這些配套單位的情況。這些廠家有570廠(航空部三江機械廠，為快速檢漏儀研制的減壓閥)、無錫航空開關廠(為539廠艙門壓點開關提供開關元件)、606所(為111廠做環境試驗)、410廠(航空部沈陽發動機廠，為529廠加工座椅模具)和哈工大(解決返回艙焊接變形問題)。

經過與上述這些廠家的長期協作與磨合，雙方的意圖比較容易理解，意見比較容易統一，因此大部分協作廠家都固定了下來，中止合作和更換的廠家只有少數幾家。在協作中，雙方的幾代設計師及管理人員都結下了深厚的友誼，協作范圍也從飛船延伸到多個航天器。

上述這些問題，有的是產品設計方案問題，有的是產品生產問題，現在雖然都經歷了10余次的飛行試驗，已經成為成熟的產品，但并不意味著產品已經十分完美，實際上很多產品都有待繼續改進的地方。但從工程的角度看，多年的成功應用證明，它們是滿足使用要求的，是可靠的，這就夠了，就當前的應用講，無需再改進了。盡管每位設計師都希望自己設計的產品十全十美，但是在工程上這是不可能的。只能把積累的經驗和相應的改進方案應用到以后的新產品研制上。事實上，相關設計師通過對上述很多產品的方案進行改進設計，將其成功應用到月球探測和火星探測的工程上。

11 結束語

時光荏苒，我國載人航天走過了30年光輝歲月。這里講述的主要是飛船結構與機構分系統從1992年組建隊伍直到1999年發射神舟一號這七年間在產品研制過程中發生的一些事，也提到了神舟二號到神舟五號的改進和完善期間發生的一些事，其中主要的是產品研制中出現的一些問題，從中可以看到結構與機構分系統如何根據任務書、按要求來開展產品研制的，以及這些產品怎樣從無到有，經過不停地改進，最后演變到現在這個樣子的基本過程。這里介紹了一些成功的經驗，也介紹了出現的一些失誤和錯誤，不管經驗還是教訓，都是許多人花費了多年的心血得來的，把這些記錄下來留給我們年輕的設計師，也許對他們還有用。