神舟飞船

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神舟号飞船是我国自行研制的第一种新型太空载人工具,具有舱体大、起点高,一船多用、总体性能优越,不进行搭载动物实验、直接进行载人飞行的鲜明特色。

 

神舟飞船结构

                 神舟系列飞船按在太空中飞行状态,从前到后依次由轨道舱、返回舱和推进舱和一个附加段构成,总长约7.4-9.2米,整船重约8吨,最大直径约2.8米,为与其它航天器、未来空间实验室和空间站对接,根据飞行任务需要,最前端可安装交会对接机构。

 

  1)轨道舱

  轨道舱呈圆桶形状,是航天员在太空生活和工作的地方,舱内除为航天员提供食品、饮用水和大小便收集器等生活装置外,还安装了大量的空间试验装置和仪器设备。轨道舱外部两侧有两个像鸟儿翅膀一样的太阳能电池翼,提供轨道舱运行所需要的电能。神舟七号飞船的轨道舱取消了以往飞船的留轨功能,增加了气闸舱功能和航天员生活舱功能。

  2)返回舱

  返回舱行似大钟,舱门与轨道舱相连,航天员可通过舱门进入轨道舱,也可乘坐它上天和返回地面。该舱也是飞船的指挥控制中心,舱内设有仪表显示、报警与照明设备,可显示飞船导航及飞行姿态数据、飞行程序、舱内环境等;同时设有手动操作手柄及专用配套设备,必要时航天员可手动控制飞船姿态。

  3)推进舱

  推进舱也称动力舱,呈圆柱形,舱内安装推进系统发动机和推进剂、飞船电源、环境控制和通信等系统设备,为飞船在轨飞行和返回地面提供能源和动力。推进舱外部两侧也安装了两个太阳翼,为飞船提供所需电能。

  4)附加段

  附加段用来安装有效载荷的设备,根据各艘船有效载荷的变化,结构构型和形式有所变化。

  神舟系列飞船由结构与机构、制导导航与控制、热控、电源、测控与通信、数据管理、着陆回收、环境控制与生命保障、推进、仪表照明、应急救生、乘员、有效载荷共13个分系统组成。

  环境控制与生命保障分系统(简称环控生保分系统)是载人飞船研制中最关键、最复杂的分系统之一,主要任务是对飞船轨道舱、返回舱在正常状态下的环境控制,包括舱内气体总压、氧分压、二氧化碳分压,温度、湿度以及舱内通风;在故障及应急状态下的安全保证;保障航天员在微重力环境下的正常生活,包括饮用水供应、食品管理以及大小便的收集处理,共包括9个子系统。

  在航天员进行出舱活动时,由舱外航天服环控生保系统保障服装内的纯氧压力,按要求控制服装内气体的温度、湿度和二氧化碳浓度,为舱外航天服内的液冷服和通风服提供冷却水和气流循环,保障出舱活动航天员在体能消耗大、代谢产物多的情况下处在良好状态。

  座舱大气通风净化系统是保障飞船舱内大气质量要求的重要系统。座舱大气通风净化系统排除航天员正常生理代谢产生二氧化碳和其他微量有害气体,排除密封舱内仪器设备等放出微量有害气体,控制舱内CO2浓度,保障舱内大气清洁和流动;保障飞船在海上和陆地着陆后舱内大气处于良好状态。

  座舱温、湿度控制系统是保障飞船座舱内温、湿度要求的重要系统,用于航天任务全过程舱内的温度、湿度控制,为在舱内工作和生活的航天员及仪器设备正常运行创造一个良好的温、湿度环境条件。

  饮用水贮存和供给系统按执行航天任务的人数及飞行周期贮存足量的饮用水,在太空飞行微重力条件下;为航天员提供安全卫生、操作方便的饮用水。

  工作和生活在飞船座舱内的航天员正常呼吸及体表不断产生水汽排到舱内,个人卫生处理及用餐等活动也有不少水汽排到座舱大气中。通过排热降温的方法将这些水汽冷凝并进行收集、输送和贮存。

神舟飞船系统组成

           神舟系列飞船由结构与机构、制导导航与控制、热控、电源、测控与通信、数据管理、着陆回收、环境控制与生命保障、推进、仪表照明、应急救生、航天员、有效 载荷共13个分系统组成。其中环境控制与生命保障分系统(简称环控生保分系统)是载人飞船研制中最关键、最复杂的分系统之一,主要任务是对飞船轨道舱、返 回舱在正常状态下的环境控制,包括舱内气体总压、氧分压、二氧化碳分压,温度、湿度以及舱内通风;在故障及应急状态下的安全保证;保障航天员在微重力环境 下的正常生活,包括饮用水供应、食品管理以及大小便的收集处理,共包括9个子系统。

神舟飞船总体布局

      (1)轨道舱的布局
轨道舱舱外布置为:电源分系统左、右太阳电池阵布置在Ⅱ、Ⅳ象限线、圆柱段中部,发射时呈压紧状态并被固定在壁上;两个电 源分流调节器分别安装在两个太阳电池阵的三角架上;两个驱动机构分别布置在圆柱段中的Ⅱ、Ⅳ象限线,为两个太阳电池阵提供安装机座面。推进分系统的挂舱组 件(内含轨道舱推进剂贮箱)布置在Ⅲ偏Ⅱ象限线圆柱段下部,四个发动机组件均布在圆柱段下端,作为轨道舱留轨后运动控制的执行机构。制导、导航与控制分系 统(以下简称GNC分系统)的红外地球敏感器探头、太阳敏感器探头共七件分别安装在舱体表面及太阳电池阵上。
轨道舱内壁布置的设备有:排气泄 压组件、磁力矩器、轨道舱照明灯等。轨道舱的结构由前锥段、圆柱段、后锥段以及舱内三层仪器安装板组成。仪器安装板上布置有GNC分系统、环控与生保分系 统、电源分系统、测控与通信分系统、乘员分系统、有效载荷分系统和供配电设备。这些设备既满足轨道舱作为航天员在轨飞行期间的生活舱的要求又满足轨道舱留 轨利用的要求。
轨道舱上Ⅰ象限线附近有一个圆形的舱门,用于航天员进出轨道舱。在发射前航天员先进入运载火箭的整流罩舱门,再由轨道舱舱门进 入轨道舱,最后由安装在返回舱上位于轨道舱和返回舱之间的舱门进入到返回舱,再坐在指定的座椅上。在航天员在轨道上出舱活动时,将轨道舱作为“气闸舱”并 从轨道舱舱门出舱,进入宇宙空间。
(2)返回舱的布局
返回舱是航天员的座舱。它与轨道舱合在一起构成神舟号飞船的居住舱,航天员在飞 船的发射阶段和返回阶段必须全部乘坐在返回舱内且被束缚在座椅上,以便能承受比较大的过载、冲击和转动,而且一旦出现致命性故障,航天员和飞船可以迅速地 作好转入应急救生的准备工作,及时实施应急救生。
返回舱外部的布置有伞舱盖和稳定翼片、推进分系统的发动机、天线、舷窗和光学瞄准镜、分离密封板、γ高度计、着陆反推发动机。
供返回舱下降过程中减速的降落伞有主份伞和备份伞各一套。两套降落伞对称布置于与Ⅲ象限线成±36°位置上。主伞舱和备份伞舱各有一个稳定翼片与伞舱盖 连成一个整体。返回舱推进舱子系统共配置了8台发动机,其中两台用于俯仰运动控制,两台用于偏航运动控制,4台(主份和备份各两台)用于滚动运动控制。
返回舱钟罩部分内部布置有三个座椅。座椅周围的设备有:仪表板、侧壁的摄像机、照明灯、排气调压组件、回收着陆分系统的气瓶。返回舱座椅下面的大底区域 是主要设备安装区包括电源和供配电设备、制导导航和控制、测控与通信、数据管理、环控与生保、热控、推进、乘员等分系统的设备。
(3)推进舱布局
神舟号飞船推进舱外部布置有:两个太阳电池阵分别布局在Ⅱ、Ⅲ象限线,发射时呈压紧状态,固定在舱壁上;两电源分系统的分流调节器分别安装在两个太阳电 池阵的三角架上。两个太阳电池阵的驱动机构分别布置在直筒段中部Ⅱ、Ⅲ象限线,为两个太阳电池阵提供安装机座面,并使太阳电池阵展开后可以绕垂直Ⅱ、Ⅲ象 线限的飞船的横轴转动,以便使太阳电池阵的活面对准太阳。热控分系统设备的外回路安装在舱体外壁上,从而使返回舱和轨道舱的多余热量通过外回路辐射到宇宙 空间。推进分系统的推进舱子系统中,用于变轨和返回制动的四台变轨发动机均匀分布在锥段。制导、导航与控制分系统的数字或太阳敏感器的探头安装在舱体外壁 Ⅲ象限线上。模拟式太阳敏感器探头有5件,1件安装在Ⅲ象限线舱体外壁的安装支座上,另外4件对称地安装在太阳电池阵上。
推进舱内垂直于纵轴方向布置了多个用于安装仪器的圆盘形结构;飞船推进舱内的热控、推进、电源、测控与通信、数据管理分系统及供配电的一些设备安装在该圆盘形结构上。
(4)附加段布局
附加段的设备均为有效载荷分系统的设备。这些设备对于不同次的飞行试验可以有所改变。

 
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