艙門平衡閥為“天和”配備金鑰匙

周 明，崔致和，馬動濤，董義鵬，孫晉川，曹 軍，康昌璽

（蘭州空間技術物理研究所，蘭州 730000）

中國空間站的目標是在低軌自主建設常駐的大型空間站。中國空間站由“天和”核心艙、“夢天”實驗艙、“問天”實驗艙、“神舟”載人飛船及“天舟”貨運飛船五個模塊在軌交會對接組成。空間站建設以及在軌15年運營階段將由多批次飛船實施人員輪換和貨物上下行。每一次在軌交會對接過程中都需要在對接通道和兩個密封艙之間建立壓力平衡，航天員出艙活動前后也需要在氣閘艙的艙門兩側建立壓力平衡，這時航天員必須通過打開艙門平衡閥平衡兩側壓差（壓差＜0.5 kPa）才能順利打開艙門。另一方面，航天員關閉艙門平衡閥之后，艙門平衡閥必須一次性達到穩定可靠的密封狀態。可見，艙門平衡閥（如圖1所示）是艙門系統的重要部件之一，是航天員生命安全及空間站在軌運營期間對接、航天員穿艙及出艙活動的可靠保障設備。

圖1 艙門平衡閥實物圖

空間站用艙門平衡閥分別安裝在核心艙、實驗艙Ⅰ、Ⅱ的艙門上，根據安裝位置的不同，有兩種使用工況，一種是門內、門外兩側均為艙內環境；另一種是一側為艙內環境，一側為艙外暴露環境（來訪航天器未對接時），如圖2所示。

圖2 艙門平衡閥安裝狀態

為了解決艙門平衡閥可靠密封、長壽命、雙向承壓、在軌不同容積及壓差下平衡時間計算等關鍵技術，研制團隊開展了技術攻關，解決了彈性元件蠕變、橡膠密封材料的濕熱老化等難題，滿足空間環境下的長壽命要求；實現了既能夠滿足航天員操作力的要求，又能夠滿足反向承壓的要求；設計搭建了閥門流導系數測試設備，通過測試艙門平衡閥流量特性參數，在地面等效模擬飛行工況，為飛行器在軌對接時平衡兩艙壓差（42種工況）提供了可靠的數據支持。研制的艙門平衡閥在關閉狀態下正向漏率不低于2.0×10-6Pa·m3/s，反向漏率不低于2.0×10-5Pa·m3/s，開啟力不大于100 N，在軌壽命不小于18年，開關壽命不小于1 000次。

艙門平衡閥的應用為空間站各個艙門的順利開啟提供了可靠的條件保障，屬國內首創。其設計滿足人機工效學要求，在失重狀態下方便航天員操作、結構新穎、體積小、質量輕、操作靈活、省力。

2021年4月29日，核心艙發射升空，準確進入預定軌道。整器在軌檢測漏率指標合格表明，艙門平衡閥技術狀態良好，有力地保障了艙門在軌可靠密封。未來15年，艙門平衡閥將為空間站在軌運營、航天員穿艙及出艙活動提供保障，確保艙門順利開啟和可靠密封。

關鍵詞：艙門平衡閥；壓力平衡；漏率；平衡時間

Key words：hatch balance valve；pressure balance；leakage rate；balance time

中圖分類號：V441文獻標志碼：A文章編號：1006-7086（2021）03-0305-01

DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2021.03.19