楊 霞，李少騰，賈 賀，劉乃彬，王 壘

（1.北京空間機(jī)電研究所，北京 100094；2.中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司 航天進(jìn)入、減速與著陸技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，北京 100094）

引 言

深空探測(cè)對(duì)于人類開發(fā)利用太空資源、探索宇宙起源具有重大意義[1]。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，深空探測(cè)已成為體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。在深空探測(cè)領(lǐng)域，緩沖氣囊能夠利用其在星球表面的彈跳將探測(cè)器的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，利用囊體對(duì)空氣的壓縮和通過微孔對(duì)空氣進(jìn)行釋放降低能量，從而實(shí)現(xiàn)探測(cè)器軟著陸。緩沖氣囊具有輕薄、柔軟、易實(shí)現(xiàn)、易折疊、收藏體積小、密封性好、成本低廉，以及適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、工作性能穩(wěn)定[2]等軟著陸優(yōu)點(diǎn)。典型的應(yīng)用緩沖氣囊進(jìn)行軟著陸的火星探測(cè)器有美國(guó)發(fā)射的“火星探路者號(hào)”（Mars Pathfinder，MPF）、“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”（Mars Science Laboratory，MSL）、“好奇號(hào)”（Curiosity）、“機(jī)遇號(hào)”（Opportunity），歐洲航天局（European Space Agency，ESA）發(fā)射的“ExoMar-2016”以及前蘇聯(lián)的“火星1960A號(hào)”（Mars 1960A）[3]。

在航天工程應(yīng)用中，火星探測(cè)器緩沖氣囊采用全向式設(shè)計(jì)[4]，每個(gè)氣囊都由6個(gè)相同體積的囊體按等邊三角形結(jié)構(gòu)有序排列為球體瓣，4個(gè)相同的等邊三角形組成正面體全面包圍著陸器，實(shí)現(xiàn)全方位保護(hù)著陸器的作用[5-6]?；鹦翘綔y(cè)器全向緩沖氣囊原理樣機(jī)如圖1所示。氣囊材料是保證系統(tǒng)性能的主要因素之一，滿足質(zhì)量輕、拉伸強(qiáng)度高、撕裂強(qiáng)度高、低透氣性、低溫適應(yīng)性、耐高溫，以及良好的制造性能。

圖1 火星全向緩沖氣囊原理樣機(jī)Fig.1 Mars omni-directional cushion airbag experimental prototype

氣囊采用Vectran纖維作為基布材料，Vectran是一種高彈性、高強(qiáng)度、低吸濕率且高耐磨的多芳基纖維材料[5]。Vectran纖維熔點(diǎn)較高，可在250 ℃左右形成液晶向列型熔融物，可以進(jìn)行熔融聚合和熔紡。與現(xiàn)行常用的材料相比，Vectran纖維具有高模量、高度的尺寸穩(wěn)定性、極低的回潮率[7]以及出色的抗彎曲疲勞和耐摩擦性能。Vectran以其優(yōu)異的材料性能被廣泛應(yīng)用于軍事和航空航天領(lǐng)域，可用來制造各種氣囊、飛艇等的蒙皮材料。美國(guó)“火星探路者號(hào)”的著陸氣囊系統(tǒng)就是用芳香族聚酯液晶纖維中的Vectran 纖維來制作底布材料。英國(guó)Lindstrand公司平流層飛艇的艇膜中，作為主結(jié)構(gòu)的承力層纖維材料是合成纖維，首選強(qiáng)力重量比最高材料也是Vectran及PBO纖維[8-9]。Vectran纖維的合成示意圖如圖2所示。

圖2 Vectran纖維的合成示意圖[7-8]Fig.2 Diagram of Vectran fiber synthesis

本文圍繞高性能火星全向緩沖氣囊成型技術(shù)開展研究，通過拼接和熱合工藝過程控制措施，以及搭接部位性能的功能檢測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)等，分析高性能Vectran氣囊材料拼接結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)、熱合和縫紉工藝參數(shù)對(duì)氣囊拼接強(qiáng)度的影響，以期解決Vectran材料熱合與縫紉組合結(jié)構(gòu)的氣囊成型技術(shù)難題。

1 軟著陸氣囊搭接面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

氣囊的拼接[9]處起到結(jié)構(gòu)連接的作用。接縫處存在應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因其采用多層結(jié)構(gòu)，延展性與本體材料相差較大；而且接縫之間存在輕微的幾何不連續(xù)性。當(dāng)氣囊受到快速膨脹沖擊和著陸緩沖充氣時(shí)，拼接處必須能夠在低溫條件下承受住各種應(yīng)力。因?yàn)檎麄€(gè)氣囊結(jié)構(gòu)的拼接長(zhǎng)度占?xì)饽抑芟蚩傞L(zhǎng)度的1/5，而且拼接采用多層織物，所以拼接在氣囊系統(tǒng)總質(zhì)量中的比例是不可忽視的。為減輕氣囊總質(zhì)量，拼接設(shè)計(jì)的最佳方案就是在滿足結(jié)構(gòu)要求和拼接強(qiáng)度系數(shù)的前提下選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)。

在拼接技術(shù)中影響拼接強(qiáng)度系數(shù)的因素很多，最主要的有搭接面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、縫紉和熱合工藝過程、熱合過程控制措施等3個(gè)方面。

1.1 囊體的熱合搭接面結(jié)構(gòu)

火星全向緩沖氣囊用材料為Vectran復(fù)合材料[10]，Vectran氣囊復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，其中承力織物又可稱為增強(qiáng)體或基布層，承受囊體的全部壓強(qiáng)，織物的結(jié)構(gòu)形式為平紋布，構(gòu)成布的紗線的粗細(xì)、捻數(shù)和在布中的排列密度等因氣密層的不同而有差異。阻隔層采用美國(guó)杜邦（DuPont）公司生產(chǎn)的S型Mylar聚酯膜。防老化層采用聚偏氟乙烯PVDF和聚氟乙烯PVF膜，產(chǎn)品在耐候、耐彎折、耐磨損、自潔性方面都有很好的性能。

圖3 Vectran氣囊復(fù)合材料結(jié)構(gòu)[7]Fig.3 Vectran composites structure for air bag[7]

Vectran熱合拼接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括接頭形式和搭接長(zhǎng)度的確定，熱合拼接結(jié)構(gòu)如圖4所示。搭接形式[11]主要有平接、對(duì)接、斜接，在接頭的設(shè)計(jì)中，要求熱合后的接頭抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度高，而對(duì)不均勻抗扯強(qiáng)度和抗剝離強(qiáng)度的要求較低，但要保證接頭工藝性好，容易制造。根據(jù)接頭的設(shè)計(jì)原則，通過對(duì)以上3種接頭結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)我坏膶?duì)接和斜接形式抗拉力較差，如果借助熱合條對(duì)對(duì)接和斜接形式改進(jìn)，雖然抗拉力增強(qiáng)，但試件重量也隨之增加，且工序較復(fù)雜，制造難度也增加。接頭采用平接形式，能夠保證抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，制作工序簡(jiǎn)單，試件重量較輕。因此熱合接頭形式采用平接形式。

圖4 Vectran熱合形式Fig.4 Vectran bonding structure

通過工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在搭接部位熱合參數(shù)相同的條件下，搭接有效長(zhǎng)度無限增加并不能有效提高拼接部位的強(qiáng)度系數(shù)?？紤]到節(jié)約成本、減輕產(chǎn)品重量等因素，最終的設(shè)計(jì)熱合搭接長(zhǎng)度L擬用15、20、25 mm 3種尺寸。

1.2 囊體的縫紉搭接面結(jié)構(gòu)

Vectran縫紉拼接結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)包括縫紉用線、縫紉形式和線跡密度的確定。由于Vectran縫線目前在國(guó)內(nèi)制造有一定的困難，國(guó)外引進(jìn)原材料成本較高，經(jīng)計(jì)算，Vectran縫線與芳綸線相比，強(qiáng)度比較接近，縫紉用線選擇了芳綸線，搭接形式采用鎖縫和疊縫兩種形式。

縫合部受力情況如圖5所示，在外力沿y方向作用于縫合部的狀態(tài)下，上、下層織物反向拉伸，產(chǎn)生錯(cuò)移；針腳上、下線亦反向拉伸，并在扣合部位受剪切力。單位長(zhǎng)度縫合部y向的結(jié)合強(qiáng)度即為該長(zhǎng)度上的各針腳縫線的扣合強(qiáng)度和（織物間的摩擦力忽略不計(jì)）

圖5 搭接縫合部受力圖Fig.5 Force diagram of lap joint suture

其中：Px為縫線強(qiáng)度；τ為縫線的剪切系數(shù)；κ為縫線的有效系數(shù)；M為線跡密度；L為有效縫合長(zhǎng)度。

對(duì)于芳綸線，縫合部的強(qiáng)度P0x至少等于材料本身強(qiáng)度，因此縫線行數(shù)和線跡密度為

圖6 Vectran縫紉拼接形式Fig.6 Vectran stitching form

1.3 囊體的縫紉與熱合組合搭接面結(jié)構(gòu)

圖7 Vectran縫紉與熱合組合形式Fig.7 Vectran sewing and thermal combination form

2 囊體搭接面構(gòu)型性能研究

2.1 囊體本體材料性能試驗(yàn)

材料試驗(yàn)包括面密度、材料拉伸負(fù)荷及斷裂伸長(zhǎng)率[12]、透氦率[13]等性能檢測(cè)，拼接試件強(qiáng)度試驗(yàn)，主要驗(yàn)證拼接結(jié)構(gòu)是否滿足氣囊應(yīng)用需求。

1）囊體本體材料面密度檢測(cè)

試驗(yàn)測(cè)試儀器為電子天平，面密度定義為單位面積材料的重量，即為g/m2，精確至1 g/m2。在樣品的緯向方向同一水平線上由左至右裁出尺寸為100 mm×100 mm的待測(cè)樣品，先在自然環(huán)境中放置24 h，再用靈敏度1 mg以上的天平稱取每個(gè)樣品的重量，計(jì)算重量平均值，用平均值計(jì)算出面密度。

2）囊體本體材料拉伸負(fù)荷及斷裂伸長(zhǎng)率檢測(cè)

試驗(yàn)測(cè)試儀器為拉力試驗(yàn)機(jī)，采用伸長(zhǎng)儀測(cè)試斷裂伸長(zhǎng)率，伸長(zhǎng)儀標(biāo)線間距離100 mm。試樣拉伸斷裂后，記錄試樣斷裂所需負(fù)荷值和相應(yīng)的標(biāo)線間伸長(zhǎng)值，試件斷裂若發(fā)生在夾口處，則試驗(yàn)無效。

3）囊體本體材料氣密性能檢測(cè)

透氦率測(cè)試也稱作氣體阻隔性測(cè)試或透氣性測(cè)試，主要考察薄膜、薄片對(duì)常見無機(jī)型氣體的阻隔性能[14]。測(cè)試方法采用GB/T1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性實(shí)驗(yàn)方法——壓差法》，試驗(yàn)測(cè)試儀器為壓差法氣體滲透儀，采用氦氣透過量的測(cè)量來確定材料和拼接樣件透氦率。材料氣體阻隔性采用壓差法測(cè)試，試樣為直徑Ф 97 mm的圓片，要求試樣無折皺、褶痕、針孔、污漬，取樣時(shí)材料樣件無特殊要求，直接裁剪Ф 97 mm的圓片；拼接樣件裁剪前將拼接部位放置在試樣的中心位置，將裁剪好的樣件按照原材料樣件、拼接樣件分成兩組進(jìn)行測(cè)試。在裝夾試樣時(shí)，要使用專用濾紙和真空油脂，以保證試樣平整和試驗(yàn)氣密性。透氦率實(shí)測(cè)均值為372 L/m2·d·0.1 MPa。

4）囊體本體材料性能結(jié)果

材料搭接部位基本性能的測(cè)試結(jié)果見表1。從結(jié)果可以看出，工藝拼接樣件阻氦率為3.72 L/m2·d·0.1 MPa，原材料阻氦率3.7 L/m2·d·0.1 MPa，兩者阻氦率相近，說明原材料經(jīng)過拼接后搭接部位密封性良好。對(duì)材料給整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，材料阻氦率還是偏高，可以通過提高Vectran本體材料的面密度值，來降低材料阻氦率，提高材料氣密性。

表1 材料搭接部位基本性能測(cè)試結(jié)果Table 1 Test results of basic properties of materials lap joint

2.2 囊體搭接面結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

試件的搭接強(qiáng)度試驗(yàn)是為了考核試件搭接部位的強(qiáng)度。試驗(yàn)設(shè)備為紡織材料拉力試驗(yàn)機(jī)，常溫常濕環(huán)境，傳感器額定強(qiáng)力為10 kN，所用夾具為帶類夾具，拉伸速度為勻速拉伸，拉伸方法為單向拉伸，試驗(yàn)合格判據(jù)為拉伸過程中試件材料有絲狀拉出，并通過拉力機(jī)加載試驗(yàn)測(cè)試試件力學(xué)性能指標(biāo)。

2.2.1 取樣方法

機(jī)織物復(fù)合材料通常都是成固定幅寬的整卷成品，為了保證式樣具有代表性、避開褶皺和疵點(diǎn)，應(yīng)按照?qǐng)D8所示進(jìn)行取樣，式樣剪取時(shí)，保證式樣的長(zhǎng)度邊緣與相應(yīng)方向的紗線平行，注意式樣兩側(cè)不能有紗線纖維的散失。

圖8 取樣示意圖Fig.8 Sampling diagram

2.2.2 試樣尺寸

對(duì)于規(guī)定尺寸的試驗(yàn)，以恒定伸長(zhǎng)速率，沿試樣長(zhǎng)度方向拉伸至斷裂，記錄并計(jì)算抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。試驗(yàn)從一個(gè)檢測(cè)批樣品剪取兩組試驗(yàn)，一組為經(jīng)向試樣，另一組為緯向試樣。試樣為長(zhǎng)條狀，如圖9所示，采用切割條樣法準(zhǔn)備試樣。每塊試樣有效寬度為50±0.5 mm，其有效長(zhǎng)度300±2 mm的要求。取總長(zhǎng)度850±5 mm，距端部275 mm處為纏繞式加持線。

圖9 試驗(yàn)尺寸示意圖Fig.9 Diagram of test size

2.2.3 試驗(yàn)方法

1）環(huán)境溫度為25±3 ℃，相對(duì)濕度為55%±4%；

2）開試驗(yàn)機(jī)，調(diào)整記錄裝置的起點(diǎn)（0點(diǎn)）；

3）將試驗(yàn)機(jī)夾具機(jī)頭間隔距離長(zhǎng)度調(diào)整為300±2 mm，在夾具中央夾上試樣，使其縱向中心線通過夾持面的中心線，以保證拉力中心線通過試樣的中心線；

4）夾緊試樣，試樣應(yīng)在全部幅面上被握緊，采用預(yù)張力夾持，設(shè)定膜材試樣的預(yù)張力值為10 N；

5）試驗(yàn)設(shè)備為紡織材料拉力試驗(yàn)機(jī)，常溫常濕環(huán)境，傳感器額定強(qiáng)力為10 kN，所用夾具為帶類夾具，拉伸速度為勻速拉伸，拉伸方法為單向拉伸，試驗(yàn)合格判據(jù)為拉伸過程中試件材料有絲狀拉出，并通過拉力機(jī)加載試驗(yàn)測(cè)試試件力學(xué)性能指標(biāo)。開啟試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)中的恒定伸長(zhǎng)速率為150 mm/min，拉伸試樣至斷裂，記錄最大力值和斷裂伸長(zhǎng)量，測(cè)試數(shù)量匯總?cè)绫?所示。

表2 樣件測(cè)試數(shù)量匯總表Table 2 Summary of sample test quantities

2.2.4 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)過程中試件全部從材料根部斷裂，試驗(yàn)樣件和試件拉斷現(xiàn)象如圖10～11所示，Vectran織物受力失效后組織纖維變化情況如圖12所示。

圖10 熱合試件強(qiáng)度試驗(yàn)現(xiàn)象Fig.10 The strength test of thermal bonding specimen

圖11 縫紉與熱合組合形式試件強(qiáng)度試驗(yàn)現(xiàn)象Fig.11 The strength test of sewing and thermal combination specimens

圖12 Vectran樣件拉伸后織物纖維斷裂現(xiàn)象Fig.12 Fracture phenomenon of fabric fibers inside the Vectran material after specimens stretching

2.2.5 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：試件斷裂的部位分布在搭接部位的上部或下部，斷裂方式為絲狀拉出[14]。Vectran囊體材料在熱合和縫紉過程中，搭接部位的織物受到程度不同的強(qiáng)度損失，縫紉刺穿次數(shù)愈多、熱合強(qiáng)度[15]愈大，則強(qiáng)度損失愈大。試件拉伸強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)曲線如圖13所示。

圖13 試件拉伸強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)曲線Fig.13 The data curve of specimen tensile strength change

縫合強(qiáng)度系數(shù)[17]等于縫合部強(qiáng)度 Pn與材料強(qiáng)度P0之比（Pn/P0），計(jì)算得出試件的縫合強(qiáng)度系數(shù)，如圖14所示，Vectran縫紉與熱合組合拼接形式–疊縫（L2）形式的強(qiáng)度系數(shù)最大，為0.859。設(shè)計(jì)師可參考該強(qiáng)度系數(shù)值，根據(jù)不同產(chǎn)品的強(qiáng)度系數(shù)指標(biāo)要求不同選擇最優(yōu)拼接形式。

圖14 不同結(jié)構(gòu)試件的強(qiáng)度系數(shù)對(duì)比圖Fig.14 Comparison of strength coefficient of specimens with different structures

3 軟著陸氣囊成型工藝技術(shù)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

Vectran囊體材料熱合技術(shù)為試件制造的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)是縫紉與熱合組合拼接工藝的基礎(chǔ)。通過熱合過程中不斷調(diào)試機(jī)器參數(shù)、進(jìn)行試件加工和強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)證，以確定材料的熔融溫度，刀頭的溫度范圍、輸出電壓、電流頻率、熱合時(shí)間及冷卻時(shí)間指標(biāo)，進(jìn)而改進(jìn)、完善Vectran囊體材料熱合工藝，使得熱合樣件既能達(dá)到氣囊承受相應(yīng)壓力的指標(biāo)又能保證氣囊氣密性的要求。

3.2 氣囊成型工藝

拼接工藝是指將按照樣板裁下的裁片有序地進(jìn)行連接，使之達(dá)到不低于材料本身強(qiáng)度和氣密要求的過程。它取決于材料的性質(zhì)及工藝方法。試件的熱合參數(shù)更為復(fù)雜，影響熱合強(qiáng)度的因素包括：溫度、壓力、時(shí)間等。熱合是熱與力共同作用的結(jié)果。熱作用加速了分子的熱運(yùn)動(dòng)，分子鏈段被激發(fā)，分子鏈段之間相互纏繞，最終使薄膜熱合層之間相互熔合[16]。

Vectran囊體材料為單面涂層的氣囊材料，其外防護(hù)層為Vectran囊體材料，該材料熔點(diǎn)在300 ℃以上，普通的熱合焊機(jī)、熱風(fēng)焊接機(jī)等難以使氣囊材料表面熔合，針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，熱合樣件采用高頻熱合的方式，同時(shí)采用直接搭接形式對(duì)材料進(jìn)行拼接，該搭接形式具有剝離強(qiáng)度高、氣密性好、優(yōu)化囊體結(jié)構(gòu)重量、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

在拼接樣件加工初期可依據(jù)相關(guān)的熱合工藝參數(shù)較少，因此在實(shí)際操作過程中出現(xiàn)了一些工藝技術(shù)難點(diǎn)問題，并對(duì)其進(jìn)行攻關(guān)突破。熱合功率較低時(shí)Vectran復(fù)合材料熱合面熱合不牢固，熱合功率較高時(shí)Vectran復(fù)合材料熱合面因熱合過度而發(fā)生褶皺且伴隨熱合模具打火，有材料被擊穿的現(xiàn)象。通過反復(fù)調(diào)試機(jī)器，調(diào)整熱合機(jī)器的輸出功率、電流頻率、熱合時(shí)間、熱合壓力大小，改進(jìn)模具（刀頭）形狀和尺寸，最終確定合適的熱合方法。在熱合過程中通過對(duì)模具包裹絕緣材料（材料結(jié)構(gòu)為聚四氟乙烯），下電極板上采取與模具相同的措施以達(dá)到絕緣效果。通過拼接工藝試件、不斷摸索熱合方法并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確定Vectran囊體材料拼接熱合工藝。樣件的高頻熱合過程如圖15所示。

圖15 熱合樣件工作過程示意圖Fig.15 Schematic diagram of working process of thermal bonding sample

拼接樣件的熱合工藝流程：①機(jī)器參數(shù)調(diào)整，電源電壓380 V，電源頻率50 Hz，震蕩頻率，27.12±0.6% MHz，輸出功率9 000 W；②機(jī)器預(yù)熱，根據(jù)調(diào)整的機(jī)器參數(shù)對(duì)試件進(jìn)行預(yù)熱合操作，確保機(jī)器正常運(yùn)行，安裝模具并對(duì)模具進(jìn)行調(diào)試，設(shè)備預(yù)熱完成后，進(jìn)行空載震蕩試驗(yàn)；③熱合樣件，將樣件拼接部位放置在模具下方，用右腳推踏推桿，使模具下降并與囊體材料緊密接觸，同時(shí)左腳踏腳踏開關(guān)，熱合3～5 s，冷卻固化。

中國(guó)典籍不僅是我國(guó)傳文學(xué)的主要組成部分，更是中國(guó)傳統(tǒng)文化精髓的主要構(gòu)成因素。因此，在對(duì)《孟子》一書的翻譯中，必須要注重其英譯本中的創(chuàng)造性叛逆因素，充分利用異化譯法，在翻譯中著重表達(dá)出語言及文化背景方面的差異。因此，由于譯者處于不同的語言環(huán)境中，有意或無意的會(huì)造成詞匯信息的遺漏或增減或是過度修飾，導(dǎo)致譯本失真，而這也是出現(xiàn)越來越多風(fēng)格迥異的翻譯流派的主要原因。而節(jié)譯與誤譯同屬于創(chuàng)造性叛逆，這里所說的誤譯并非胡亂翻譯所造成的錯(cuò)誤，而是指有意地誤譯；節(jié)譯時(shí)在考慮了原作語言的復(fù)雜性與難譯程度，以及不同語言習(xí)慣、不同的宗教目的等因素，而被迫選擇的一種翻譯技巧。

4 軟著陸氣囊整體氣密試驗(yàn)與高空投放試驗(yàn)

為了驗(yàn)證組合疊縫（20 mm）搭接面構(gòu)型的可靠性和應(yīng)用到深空大載荷航天器軟著陸氣囊制造的可行性，對(duì)已研制的軟著陸氣囊展開了氣密性試驗(yàn)和高塔投放試驗(yàn)。

4.1 氣密試驗(yàn)

囊體的進(jìn)氣閥和氣囊組件之間相關(guān)的聯(lián)試為氣量分配試驗(yàn)，氣量分配試驗(yàn)系統(tǒng)如圖16所示，待試產(chǎn)品安裝如圖17所示，產(chǎn)品安裝后的試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖18所示。利用高壓氣源進(jìn)行充氣，當(dāng)內(nèi)側(cè)壓力達(dá)到超壓20 kPa時(shí)停止充氣。充氣過程中隨時(shí)觀察浮空氣球的狀態(tài)。停止充氣后，關(guān)閉氣源，排盡充氣管路中的剩余氣體，將囊體保持4 h，記錄壓力變化情況，如表3所示，壓力值趨于平穩(wěn)。

圖16 試驗(yàn)系統(tǒng)圖Fig.16 Test system diagram

圖17 待試產(chǎn)品安裝結(jié)構(gòu)圖Fig.17 Installation structure drawing of the product to be tested

圖18 產(chǎn)品安裝后試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.18 Diagram of the test system after installation

表3 浮空氣球地面充氣耐壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Table 3 Data sheet of ground aeration test of floating air ball

4.2 軟氣囊投放試驗(yàn)

驗(yàn)證組合搭縫（20 mm）搭接面構(gòu)型的有效性，進(jìn)行地面投放試驗(yàn)?zāi)M航天器的著陸緩沖過程，試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑閯傂钥蚣塄C蒙皮結(jié)構(gòu)，下部大底直徑為4 m，上部為圓錐體與半球頭結(jié)合形狀，模型總高度為4.3 m，配重為7 000 kg，質(zhì)心位置軸線距底部1.5 m。投放試驗(yàn)在20 m高的龍門架上進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)將剛性模型吊掛在投放裝置上，在通過充氣管路連接外部充氣設(shè)備依次充滿6個(gè)氣囊（圖19），其中外囊充氣壓力5 kPa，內(nèi)囊充氣壓力20 kPa，然后將模型起吊至一定高度，通過投放裝置解鎖模型，模型自由下落，獲得一定的垂直速度著地，實(shí)驗(yàn)過程如圖20所示。

圖19 6個(gè)軟著陸氣囊布局示意圖Fig.19 Layout diagram of 6 soft landing airbags

圖20 投放試驗(yàn)過程Fig.20 Drop test process

試驗(yàn)過程中模型著陸穩(wěn)定，無側(cè)翻及明顯反彈；試驗(yàn)后檢查氣囊和模型均結(jié)構(gòu)完好，沒有出現(xiàn)破損現(xiàn)象，模型在內(nèi)囊的支撐作用下未與地面發(fā)生接觸；試驗(yàn)中各產(chǎn)品工作正常。

5 結(jié) 論

本文主要介紹了深空大載荷航天器軟著陸氣囊成型技術(shù)在深空探測(cè)回收系統(tǒng)、航天器回收著陸緩沖氣囊產(chǎn)品和空間充氣展開結(jié)構(gòu)等型號(hào)中的廣泛應(yīng)用。通過對(duì)一種應(yīng)用于深空探測(cè)的軟著陸氣囊囊體本體材料的性能技術(shù)進(jìn)行研究，解決了囊體復(fù)合材料熱合成型工藝的技術(shù)難題，掌握了Vectran囊體材料的拼接工藝技術(shù)。軟著陸氣囊制造實(shí)現(xiàn)了對(duì)7 000 kg的航天器著陸提供完好的保護(hù)功能，且有效的耗散能量能滿足深空大載荷航天器軟著陸氣囊的制造要求。緩沖氣囊成型技術(shù)研究在航天器氣囊制造方面取得的成果為后續(xù)相關(guān)型號(hào)氣囊產(chǎn)品研制奠定了基礎(chǔ)。