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俄罗斯联盟飞船系列型谱简介
时间:2014-10-19 20:01 作者:何宇 等 浏览读取中…
苏联/俄罗斯联盟号系列飞船(Soyuz)作为世界上最早且至今仍在有效运营的载人飞船, 是载人飞船型谱化的成功典范. 自 1966 年首次设计完成以来,经过 T, TM, TMA, TMA-M 等数次升级和更改, 其核心的三舱设计始终保持不变, 并基于这种设计衍生出了进步号无人货运飞船系列(Progress).

从船尾起, 联盟号飞船的三舱依次是: 非密封的推进舱, 为飞船的服务舱; 密封的返回舱, 承载航天员并作为飞船的指挥中心; 轨道舱, 包括居住设施、存物间、舱外活动的通道、两船间的转移舱段.

1966~1970 年, 以载人登月任务为导向, 通过 17次飞行试验, 验证了第一代联盟飞船交会对接及舱外转移的能力, 三舱构型设计基本定型, 累计在轨飞行超过 71 天, 是联盟系列载人飞船的先驱.

1971~1981 年, 联盟号载人飞船发展出第二代型谱, 承担地面至礼炮号空间站(Salyut)的天地往返运输任务. 该系列联盟号载人飞船具备主动探测设备与目标的被动靶标配合, 交会系统移至飞船前端; 航天员可以打开舱门, 通过内部对接通道进入空间站;对接期间的消耗品和生命保障用品由空间站提供,使得生命保障系统得以简化. 共有 33 艘第二代联盟飞船执行了载人和无人的礼炮号空间站的运输任务和单独的飞行任务, 累计飞行超过 1176 天.

自 1979 年起, 为满足第二代礼炮空间站的运输需要, 联盟飞船发展出了 T 系列型谱, 扩展了太阳电池翼, 可以支持 3 人乘组更长时间的飞行, 新增返回舱窗口外层玻璃, 能够在再入后抛掉, 提供更加清晰的视野. 提升了飞行控制系统的自动化程度, 增加了航天员的控制面板. 推进系统进行了重大改进, 将小推力姿态控制推进器完全与主推进系统结合, 推进剂由涡轮泵供给改为压力供给. 该系列飞船具备以自动和手动方式向空间站往返运送航天员的能力,具备无困难关机和在线恢复能力, 能够担当营救和回收任务, 并可运送航天员往返于两个空间站之间.联盟 T 系列飞船共发射 21 艘, 累计飞行时间超过1195 天.

从 1986 年开始, 随着和平号空间站(Mir)的发射,联盟飞船进一步改进为 TM 系列. 与 T 系列相比, 其交会对接系统采用新型 Kurs 系统取代了传统的 Igla系统, 采用了新的惯性控制系统, 配备了高精度的角速度和加速度传感器; 轨道舱增加了舷窗便于直观的观察对接过程, 飞船的伞舱系统得到显著改进, 总质量减小 140 kg, 增大了返回舱可用空间, 座椅更加舒适. 推进系统进行了较大改进, 贮箱内采用了金属隔膜取代有机物隔膜.

联盟 TM 系列飞船共执行 34次飞行任务, 累计飞行 5500 余天, 为和平号空间站和国际空间站(ISS)初期运营提供了重要支持.2002 年 10 月首飞的联盟 TMA 系列飞船对座椅、缓冲装置、着陆发动机、仪表进行了改进, 扩大了着陆缓冲系统对不同质量特性的适应性, 拓宽了对航天员身高体重的适应范围.2010 年 10 月首飞的联盟 TMA-M 系列是联盟飞船的最新版本, 采用了更先进的电子设备, 改进了温控、GNC 和在轨测量系统, 飞船平台进一步减重 70 kg。

除以上4次升级换代, 联盟飞船还根据特定的任务需求衍生出一些具有特殊功能的型谱, 比如联盟 4号和 5 号轨道舱设计为具有泄复压功能的气闸舱, 在对接后, 航天员能够从联盟 5 号出舱, 通过出舱行走进入联盟 4 号; 联盟 13 号和 22 号在飞船前端分别安装了紫外相机和多光谱相机, 取代对接机构, 用来执行观测任务. 此外, 早期的联盟飞船经改装还多次执行了军用任务.

综上所述, 联盟系列飞船自 1966 年首次设计完成以来, 三舱构型的基本设计始终保持稳定, 历经联盟 T, TM, TMA, TMA-M 四次升级换代, 衍生出货运飞船等多种适应不同任务需求的型谱, 可以满足执行载人和运货、军用和民用、近地轨道飞行和探月飞行、独立飞行和作为往返运输飞船为空间站提供补给等多用途使用需求. 自 1971 年至今 40 多年连续安全飞行超过 100 次, 充分证明了其设计可靠性和安全性.

(何宇, 贾世锦, 石泳, 邵立民, 高旭)
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