3D科学谷:我国新一代载人飞船试验船搭载金属3D打印立方星部署器进行在轨试验

发布时间:2020年05月12日

5月5日18时,“胖五”家族新成员长征五号B火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱,从海南文昌航天发射场点火升空,正式拉开了我国载人航天工程“第三步”任务的序幕;5月8日13时49分,新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆,试验船飞行试验任务取得圆满成功,再次证明了中国制造的力量。

 

新一代载人飞船试验船不仅完成了首次3D打印太空实验,还搭载了世界首个基于金属3D打印技术的立方星部署器。该部署器由中国商业航天公司星众空间(北京)科技有限公司研制,由西安铂力特增材技术股份有限公司金属3D打印技术制造。

一体化优化设计

及打印

减重并提升结构强度

 

部署器连接立方星与运载工具,其能否保证发射过程中减振、准确释放并输出分离信号以确认分离时刻,是决定立方星发射成败的关键。

 

 

▲立方星部署器进行地面加速度试验

图片来源:星众空间

铂力特优化设计及产品开发团队,通过对部署器主框架结构使用工况的严密分析,确定了基于高强铝合金进行一体化优化设计及打印的加工方案,有效提高了结构性能,同时减少了连接件,降低了整件重量,更能适应航天器对载荷质量的严格要求。

铂力特制造的金属3D打印部署器,重量仅为传统机械加工产品的一半,加工周期从过去的几个月缩短为一周,大幅度降低了设计重量,提高了结构强度。

本次飞行充分验证了立方星3D打印新型部署器的结构强度、材料性能和空间环境适应性,为“3D打印+航天”的大规模应用和未来空间站在轨释放、机动部署微纳卫星提供了数据,储备了技术。

 

 

▲COSPOD-3D立方星部署器

图片来源:星众空间

这枚名为COSPOD-3D的立方星部署器,既可满足国际标准3U立方星的发射与部署,也可满足部分增大版3U立方星的需求,容纳其多层展开帆板、大型表贴天线、相机等外部凸出载荷的应用。由于采用记忆合金解锁,COSPOD-3D分离过程无火工品与多余分离物,使用安全、简单、方便。更重要的是,这一系列产品配有新型多星分配控制器,能够通过火箭提供的一路分离信号驱动多路部署器释放,实现一箭百星的部署能力。

 

同样由星众空间设计研制、铂力特进行增材制造的多星分配控制器,计划在未来几个月内开展在轨试验。

 

采用3D打印技术加工微纳卫星部组件,在批产化方面的优势也非常显著。以此次打印的立方星部署器为例,铂力特自主研发的常规尺寸设备BLT-S310,成形尺寸为250×250×400mm,可一次成形2件部署器。铂力特其余多型号更大尺寸设备,可实现一次打印3~10件部署器的批量加工,为卫星产业“百颗”、“千颗”等大批量发射计划提供强大支持及品质保障。

 

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