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他们研制出“神七”航天员头盔面窗
来源：科技日报
时间：2008-10-02点击：1467
我国自行研制的神舟七号载人飞船发射成功。酒泉卫星发射中心掌声雷动，欢呼声响彻夜空！
在这欢腾的人群中，有一个人显得格外的激动，他———就是“神七”航天员出舱所使用的头盔面窗的主要研制者、郑州大学校长、国家橡塑模具工程研究中心主任申长雨教授。
现年45岁的申长雨，河南南阳人，计算力学博士。现任郑州大学校长、全国青联副主席、橡塑模具国家工程研究中心主任、国家重点学科“材料加工工程”第一学术带头人。
设计制造难度超出预想
2005年元月的一天，国家橡塑模具工程中心的科研人员突然接到解放军总装备部航天所的电话，讨论航天员出舱面窗研制事宜。
随后，经过两个月的大量调研、论证，决定该项目由郑州大学国家橡塑模具工程研究中心、河南郑工橡塑模具国家工程研究中心有限公司联合承担，具体研发工作由申长雨主持。
当科研人员进行研制时，忽然发现，这个外观看起来似乎与普通头盔面窗没有多大区别的产品，真要设计制造出来并达到要求，超出了所有人的预想。
首先是对原材料的要求非常之高。太空是一个没有氧气、没有大气压力、极端低温、有强烈的电磁辐射和粒子辐射、足以致人于死命的环境，航天员在这样的环境中活动是一桩既复杂又危险的过程。为了保证航天员出舱后的生命安全和高效地完成观测太空的任务，航天服是关键，其中面窗是热点。不仅要具备防辐射、防紫外线、抗骤冷、骤热等功能，还必须确保在恶劣环境下面窗的透明度、光洁度和抗应力应变度。这就对面窗的材料选取和技术性能提出了非常高的要求。
模具中心的科研人员选取了几种原材料，在试制过程中，不是在高温注射下产生变形，就是成型后面窗的透视率达不到要求。经过反复的选取和实验，才最终确定了理想的原材料。
接下来是攻克一系列的技术难题。包括面窗的使用环境、面窗的外观要求、面窗的成型要求、面窗的光学性能要求、面窗的强度要求五大方面，涉及到温度、湿度、透明度、光洁度、厚度、压强以及光谱透射率等14个具体技术指标。每一项技术指标，都要经过六个方面的严格技术检测，包括最大注射压力、最大锁模力、最大剪切应力、最大剪切速率、平均体收缩和最大翘曲变形量。
最难的是产品的成型和性能要求。成型后的面窗是一个三面尺寸都不一样的非规则半椭球几何形状，厚度仅有2.5毫米，要求表面不准有任何的流痕和斑痕，还要保证透光性和防止光的折射。要做出这样一个仅有2.5毫米均匀厚度的不规则半椭球状、并确保各项技术指标符合要求，这对模具的结构设计、模具的加工精度、模具的抛光研磨、产品加工过程的控制等都提出了极其严格的要求。
但是，他们终于在2007年7月研制出了正式样品，并初步通过了总装备部组织专家的验收。
部分指标优于美俄同类产品
正当大家为终于完成任务击掌相庆的时候，从总装备部反馈回来的一条意见，给大家的心里蒙上了一层阴影。原来，在正样分别送往上海、北京、武汉等地的相关科研院所做外围实验的过程中，实验人员通过精密的检验，发现了面窗层里出现了极其细微的银纹。
一切必须推倒，从零重新开始。
通过对成型过程中的关键理论问题和技术数据进行反复分析和验算，终于找到了问题的症结，对设计方案进行整改优化，并提出了最佳加工建议。在河南郑工橡塑模具国家工程研究中心有限公司的密切配合下，最终合理解决了在模具设计与制造、产品成型和制品检测中的关键问题。
产品提前半年上交到总装备部，在航天城缝合、组装后，进行了全方位的实验，包括高低温实验、抗冲击实验、抗辐射实验、光线折射实验和耐压实验等，各项性能指标完全满足航天要求，部分指标优于美国和俄罗斯的同类产品。
“面窗从设计—实验—生产—检验—试验，到最后通过航天专家的鉴定，历经两年半多的时间，直接参与该项目的模具中心科研人员有10多人。”申长雨说。
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