新锐设计师直面挑战 “飞天战袍”是这样造出来的

“飞天战袍”是这样造出来的——新一代“飞天”舱外服软结构适体性优化攻关纪事12月26日晚,中国航天员翟志刚和叶光富身穿新一代“飞天”舱外服行走太空,这是神舟十

  “飞天战袍”是这样造出来的

  ——新一代“飞天”舱外服软结构适体性优化攻关纪事

  12月26日晚,中国航天员翟志刚和叶光富身穿新一代“飞天”舱外服行走太空,这是神舟十三号载人飞行任务中第二次进行出舱活动。目前,新一代“飞天”舱外服的功能性能通过了空间站4次出舱活动的考验,确保航天员在轨出舱活动任务的顺利实施。服装的适体性也获得了出舱航天员们的好评,他们一致认为,改造后的舱外服活动效果明显增强。

  新一代“飞天”舱外服的一项突出特点,是对软结构(即上下肢)进行了优化设计。这项创新成果出自中国航天员科研训练中心舱外航天服研制团队之手。他们在新一代“飞天”舱外服出厂前的数月,顺利完成了优化改造任务,让航天员们披上安全可靠的“飞天战袍”漫步太空。

  新锐设计师直面挑战,走上研制“舞台”

  摆脱臃肿、笨重,让舱外活动更加自如……这是航天员心中理想的舱外服标准,也是设计师们的研制目标。

  2020年2月,航天员在穿着水下服进行试验后反馈,舱外服存在偏大、操作不便等问题。这让设计师们坐不住了,立即开始设计适体性优化方案并进行论证。

  经过9轮的反复修改,适体性优化方案终于通过。2020年3月底,上级拍板要启动舱外服软结构适体性优化项目。这一消息让设计师们欢欣鼓舞,但是研制时间由数年缩减为数月。

  在产品研制之初,相关领导作出了一个大胆决定,把一群30岁出头的年轻设计师推向研制“舞台”,承担软结构——上下肢和手套的适体性优化设计,他们大都是首次参加型号任务。

  进行上下肢的优化升级,是要将舱外航天服臂展和下肢各缩短10厘米。这听起来容易,做起来难,减尺寸的同时,还要保证航天服关节部位的灵活性、让阻力矩更优化,设计难度颇大。航天员进行舱外活动主要靠上肢和手,而后是下肢。依据需求的迫切程度,团队成员按照上肢、手套和下肢的顺序进行交付。

  箭在弦上,不得不发。团队立下了军令状,把任务量化到天,采取日报制。上肢设计师冉倩干起活来雷厉风行,“决不让问题过夜”。凭着这股劲,冉倩提前了一个月通过评审。

  手套的交付时间虽然略晚,但是手套设计师尚坤的压力并不小。毕竟人的手型和手指宽窄长短各异,要保证每个人都穿戴合适,真是件难事。新一代舱外服对手套进行了分型设计,既要针对原有的S、M、L三种型号的指叉贴合度和虎口张开角度进行优化设计,还要将使用人群多的M号细分为M-1和M-2型,此外还为女性航天员新增XS号,在上次出舱活动中,航天员王亚平使用的舱外服手套就是定制的XS号。

  XS号手套设计,团队以前没有相关研制经验,只能从零起步,尚坤负责开垦这块“处女地”。首先要重新打造手模,由于疫情原因,无法与厂家面对面交流,只能通过视频进行远程沟通,这给工作增加了难度。但尚坤凭着过人的耐力,把XS号手套图纸一点点给“拼”了出来。

  下肢设计师刘东岳身兼多职,经常晚上加班加点和上下肢测试员白立春一起接着干活。下肢组件体积大,优化涉及尺寸数据多,多种状态下的尺寸测量工作十分耗时、费力,但刘东岳每次都钻进服装仔细测量内部容腔高度数值,反复穿脱体验触感,通过亲身体验获得了更好的优化效果。在上次出舱活动中,王亚平的舱外服下肢就是进行了适体性优化,更适合体型瘦小的航天员。

  夫妻齐上阵,默契配合大幅缩短工期

  图纸设计定型后,如何把二维图形变成三维、最终制作成实物?这就是服装车间的活——每个人的体型和手的尺寸都不同,要让所有航天员都穿戴满意,才是终极目标。

  这次攻关任务时间紧、压力大,车间派来一对工龄20年左右的夫妻骨干齐上阵。妻子苏军燕是工艺设计师,负责制板。她用一把直尺、一支铅笔和一个剪刀,就把设计师的平面图形转化成一片片或大或小、形状各异的样板裁片。每张薄薄的裁片上画满了尺寸,被打上一个个小孔,折上层层小褶,做好详细标记,再用袋子精心分装好,送往她的爱人——缝纫组组长杨金兴那儿。

  在缝纫车间里,摆放着一排排缝纫机,杨金兴埋头坐在桌前,他干的活可谓是“指尖上的艺术”——飞针走线,挑、拈、提……一系列动作,如行云流水,一气呵成。他眼珠子瞪得老大,丝毫不敢分神,这个东北汉子像呵护孩子一样地照料着他指尖的作品。杨金兴将缝好的限制层和外面的热防护层及里面的气密层进行粘接、缝合和组装。光一个单品,图纸有一百多页,工序就有数百道,而由他做出的产品几乎看不出手缝的痕迹,针脚与机缝的一样。

  工艺设计和加工两道工序本来就是相辅相成,夫妻俩经常一起交流心得,相互给建议。由于两人配合默契,设计和加工并行,极大提高了工作效率。

  那时,苏军燕傍晚常在样板间内加班,9岁的女儿在一旁做作业,对门的杨金兴也在伏案工作。为了赶任务节点,他们两口子“白加黑”地干,节假日也不例外。每天晚上九点半,苏军燕下班带女儿回家,杨金兴十一点半再回家,每日如是。

  在这样的工作强度下,产品修改的迭代周期非常短。从设计修改到加工成品,他们将以前的一个月缩短到一周。

  靠信念完成“熬人”测试,让航天员活动自如

  一个人,在一个空旷的测试间,面对测试台上一个缓缓转动的上肢结构试验件,盯着显示屏上连续跳动的数字……每天重复做两三千次这样的测试,连续20余天,从早到晚。这,就是上下肢测试员白立春的工作常态。

  产品定型后,要经历性能和寿命测试,测试产品的关节活动性、气密性、重量、外形尺寸等方面,每件产品要经过数万次的测试。这是一件极其枯燥单调的活儿,白立春坦言:“这非常熬人。如果没有信念支撑下去,真是很难坚持。”

  如果说上下肢的测试是个熬人的活,那手套的测试就是个既熬人又消耗体力的活儿。手套放在测试箱里充上压,模拟太空环境。测试操作员要把整只胳膊塞进测试箱,戴上手套,体验抓握和腕部转动效果。充上40千帕大气压的手套,像个膨胀的面包,每次抓握和转动都不那么轻松,胳膊还要一直架着。而手套测试员刘少杰一天要这样做数千次,一天下来,手都会水肿。

  团队成员们所做的一切,都只为一个目标——让航天员能穿上更合适的舱外服、更自由地飞翔。

  目前,新一代“飞天”舱外服的功能性能通过了空间站4次出舱活动的考验,确保了航天员在轨出舱活动的顺利实施。服装的适体性也已获得出舱航天员们的好评,他们一致认为,进行适体性优化后的舱外服活动性更好、舒适性更佳。

  (本报记者 章文 本报通讯员 占康)