新銳設(shè)計師直面優(yōu)化挑戰(zhàn):讓航天員們披上“飛天”戰(zhàn)袍漫步太空
目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站三次出艙活動的考驗,確保了航天員在軌出艙活動任務(wù)的順利實施。服裝的適體性也已獲得出艙航天員們的好評,他們一致認(rèn)為,進(jìn)行適體性優(yōu)化后的艙外服活動性更好、舒適性更佳。
11月7日晚,我國航天員翟志剛和王亞平身穿新一代“飛天”艙外服行走太空,王亞平由此邁出了中國女性航天員太空行走的第一步。
新一代“飛天”艙外服的一項突出特點,是對軟結(jié)構(gòu)(即上下肢)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在神舟十二號任務(wù)中展示的前兩套艙外服是對上肢進(jìn)行了適體性優(yōu)化設(shè)計,此次任務(wù)中王亞平所穿的艙外服對下肢也進(jìn)行了適體性優(yōu)化,更適合體型瘦小的航天員。此外,新一代艙外服還對手套進(jìn)行了分型設(shè)計,王亞平在本次出艙活動中使用的艙外服手套就是為女航天員定制的XS號。
這項創(chuàng)新成果出自中國航天員科研訓(xùn)練中心艙外航天服研制團(tuán)隊之手。他們在新一代“飛天”艙外服出廠前的數(shù)月,順利完成了優(yōu)化改造任務(wù),讓航天員們披上“飛天”戰(zhàn)袍漫步太空。
新銳設(shè)計師直面優(yōu)化挑戰(zhàn)
擺脫臃腫、笨重,讓艙外活動更自如……這是航天員心中理想的艙外服標(biāo)準(zhǔn),也是設(shè)計師們的研制目標(biāo)。
2020年2月,航天員在穿著水下服進(jìn)行試驗后反饋,艙外服存在偏大、操作不便等問題。這讓設(shè)計師們坐不住了,開始設(shè)計適體性優(yōu)化方案并進(jìn)行論證。
經(jīng)過9輪的反復(fù)修改,適體性優(yōu)化方案終于通過。2020年3月底,上級拍板要啟動艙外服軟結(jié)構(gòu)適體性優(yōu)化項目。這一消息讓設(shè)計師們歡欣鼓舞,但是研制時間由數(shù)年縮減為數(shù)月。
在產(chǎn)品研制之初,相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)作出了一個大膽的決定,把一群30歲出頭的年輕設(shè)計師推向研制舞臺,承擔(dān)軟結(jié)構(gòu)——上下肢和手套的適體性優(yōu)化設(shè)計,他們大都是首次參加型號任務(wù)。
進(jìn)行上下肢的優(yōu)化升級,就是將艙外航天服臂展和下肢各縮短10厘米。這聽起來容易、做起來難,減尺寸的同時,還要保證航天服關(guān)節(jié)部位的靈活性、讓阻力矩更優(yōu)化,設(shè)計難度頗大。
航天員進(jìn)行艙外活動主要靠上肢和手,而后是下肢。依據(jù)需求的迫切程度,團(tuán)隊成員按照上肢、手套和下肢的順序進(jìn)行交付。
箭在弦上,不得不發(fā)。團(tuán)隊立下了軍令狀,把任務(wù)量化到天,每天采取日報制。
每日對著電腦上的日報表挨個打卡,如果出現(xiàn)“攔路虎”,也一定要在當(dāng)天加班加點拿下,上肢設(shè)計師冉倩干起活兒來雷厲風(fēng)行。
“決不讓問題過夜,延誤后續(xù)時間!”憑著這股子勁兒,冉倩提前了一個月通過評審。
手套的交付時間雖然略晚,但是手套設(shè)計師尚坤的壓力并不小。畢竟人的手型和手指寬窄長短各異,要保證每個人都穿戴合適,真是件難事。
既要針對原有的S、M、L三種型號的指叉貼合度和虎口張開角度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,還要將使用人群多的M號細(xì)分為M-1和M-2型,此外還要針對女性航天員新增XS號。
XS號手套設(shè)計,團(tuán)隊以前沒有積累過相關(guān)研制經(jīng)驗,只能從零起步,手套設(shè)計師尚坤負(fù)責(zé)開墾這塊“處女地”。首先要重新打造手模,當(dāng)時正趕上疫情,不能跟廠家面對面交流,只能通過視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程溝通,這給工作增加了難度。但尚坤憑著過人的耐力,把XS號手套圖紙一點點給“拼”了出來。
下肢設(shè)計師劉東岳身兼多職,經(jīng)常晚上加班加點和備崗白立春一起接著干活。
下肢組件體積大,優(yōu)化涉及尺寸數(shù)據(jù)多,尤其多種狀態(tài)下的尺寸測量工作十分耗時、費力。但劉東岳從沒怕麻煩,每次他都鉆進(jìn)服裝仔細(xì)測量內(nèi)部容腔高度數(shù)值,反復(fù)穿脫體驗觸感,通過親身體驗獲得了更好的優(yōu)化效果。
夫妻檔默契配合大幅縮短工期
圖紙設(shè)計定型后,如何把二維圖形變成三維,最終制作成實物?這就是服裝車間的活兒——每個人的體型和手的尺寸都不同,要讓所有航天員都試穿戴滿意,才是終極目標(biāo)。
這次攻關(guān)任務(wù)時間緊、壓力大,車間派來一對工齡20年左右的夫妻骨干齊上陣。
嬌小秀氣的妻子蘇軍燕是工藝設(shè)計師,負(fù)責(zé)制板。一把直尺、一支鉛筆和一個剪刀,在她一雙芊芊玉手的擺弄下,就把設(shè)計師的平面圖形轉(zhuǎn)化成一片片或大或小、形狀各異的樣板裁片。
每張薄薄的裁片上畫滿了尺寸,被打上一個個小孔,折上層層小褶,做好詳細(xì)標(biāo)記,再用袋子精心分裝好,送往她的愛人——縫紉組組長楊金興那兒。
楊金興干的活可謂是“指尖上的藝術(shù)”。
寬敞的縫紉車間里,擺放著一排排縫紉機(jī),楊金興埋頭坐在桌前,手間飛針走線,挑、拈、提……一系列動作,如行云流水,一氣呵成。他眼珠子瞪得老大,絲毫不敢分神,這個東北漢子像呵護(hù)孩子一樣地照料著他指尖的作品。因為他手上的作品價值不菲,容不得丁點失誤。
楊金興出手的產(chǎn)品看不出手縫的痕跡,針腳和機(jī)縫的一樣。除此以外,楊金興還將縫好的限制層和外面的熱防護(hù)層及里面的氣密層進(jìn)行粘接、縫合和組裝。光一個單品,圖紙有一百多頁,工序就有數(shù)百道。
夫妻倆在工作上也是一對好搭檔,工藝設(shè)計和加工兩道工序本來就是相輔相成,兩人經(jīng)常一起交流心得,相互給出建議。由于兩人配合默契,設(shè)計和加工并行,極大提高了工作效率。
那時,蘇軍燕傍晚常在樣板間內(nèi)加班,9歲的女兒在一旁做作業(yè),對門的楊金興也在伏案工作。
為了趕任務(wù)節(jié)點,他們兩口子也是“白加黑”地干,節(jié)假日也不例外。每天晚上,蘇軍燕九點半下班帶女兒回家,楊金興十一點半再回家,每日如是。
在這樣的工作強度下,產(chǎn)品修改的迭代周期非常短,從設(shè)計修改到加工成品,從以前的一個月縮短到一周。
靠信念支撐完成“熬人”測試
一個人,在一個空曠的測試間,面對測試臺上的一個緩緩轉(zhuǎn)動的上肢結(jié)構(gòu)試驗件,盯著顯示屏上連續(xù)跳動的數(shù)字……每天重復(fù)做兩三千次這樣的測試,連續(xù)20余天,從早到晚。這就是上下肢測試員白立春的工作常態(tài)。
產(chǎn)品定型后,要經(jīng)歷性能和壽命測試,測試產(chǎn)品的關(guān)節(jié)活動性、氣密性、重量、外形尺寸等方面,每件產(chǎn)品要經(jīng)過數(shù)萬次的測試。
這是一件極其枯燥單調(diào)的活兒。用白立春的話說,“這非常熬人。如果沒有信念支撐下去,真是很難堅持”。
如果說上下肢的測試是個熬人的活,那手套的測試就是個既熬人還消耗體力的活。
手套放在測試箱里充上壓,模擬太空環(huán)境。測試操作員要把整只胳膊塞進(jìn)測試箱,戴上手套,體驗抓握和腕部轉(zhuǎn)動效果。充上40千帕大氣壓的手套,像個膨脹的面包,每次抓握和轉(zhuǎn)動都不那么輕松,胳膊還要一直架著。
據(jù)手套測試員劉少杰說,一天這樣做數(shù)千次下來,手都會水腫。
這支團(tuán)隊的終極目標(biāo)只有一個,那就是為了航天員能穿上更合適的艙外服、更自由地飛翔。
目前,新一代“飛天”艙外服的功能性能通過了空間站三次出艙活動的考驗,確保了航天員在軌出艙活動任務(wù)的順利實施。服裝的適體性也已獲得出艙航天員們的好評,他們一致認(rèn)為,進(jìn)行適體性優(yōu)化后的艙外服活動性更好、舒適性更佳。