舱门平衡阀为“天和”配备金钥匙

周 明，崔致和，马动涛，董义鹏，孙晋川，曹 军，康昌玺

（兰州空间技术物理研究所，兰州 730000）

中国空间站的目标是在低轨自主建设常驻的大型空间站。中国空间站由“天和”核心舱、“梦天”实验舱、“问天”实验舱、“神舟”载人飞船及“天舟”货运飞船五个模块在轨交会对接组成。空间站建设以及在轨15年运营阶段将由多批次飞船实施人员轮换和货物上下行。每一次在轨交会对接过程中都需要在对接通道和两个密封舱之间建立压力平衡，航天员出舱活动前后也需要在气闸舱的舱门两侧建立压力平衡，这时航天员必须通过打开舱门平衡阀平衡两侧压差（压差＜0.5 kPa）才能顺利打开舱门。另一方面，航天员关闭舱门平衡阀之后，舱门平衡阀必须一次性达到稳定可靠的密封状态。可见，舱门平衡阀（如图1所示）是舱门系统的重要部件之一，是航天员生命安全及空间站在轨运营期间对接、航天员穿舱及出舱活动的可靠保障设备。

图1 舱门平衡阀实物图

空间站用舱门平衡阀分别安装在核心舱、实验舱Ⅰ、Ⅱ的舱门上，根据安装位置的不同，有两种使用工况，一种是门内、门外两侧均为舱内环境；另一种是一侧为舱内环境，一侧为舱外暴露环境（来访航天器未对接时），如图2所示。

图2 舱门平衡阀安装状态

为了解决舱门平衡阀可靠密封、长寿命、双向承压、在轨不同容积及压差下平衡时间计算等关键技术，研制团队开展了技术攻关，解决了弹性元件蠕变、橡胶密封材料的湿热老化等难题，满足空间环境下的长寿命要求；实现了既能够满足航天员操作力的要求，又能够满足反向承压的要求；设计搭建了阀门流导系数测试设备，通过测试舱门平衡阀流量特性参数，在地面等效模拟飞行工况，为飞行器在轨对接时平衡两舱压差（42种工况）提供了可靠的数据支持。研制的舱门平衡阀在关闭状态下正向漏率不低于2.0×10-6Pa·m3/s，反向漏率不低于2.0×10-5Pa·m3/s，开启力不大于100 N，在轨寿命不小于18年，开关寿命不小于1 000次。

舱门平衡阀的应用为空间站各个舱门的顺利开启提供了可靠的条件保障，属国内首创。其设计满足人机工效学要求，在失重状态下方便航天员操作、结构新颖、体积小、质量轻、操作灵活、省力。

2021年4月29日，核心舱发射升空，准确进入预定轨道。整器在轨检测漏率指标合格表明，舱门平衡阀技术状态良好，有力地保障了舱门在轨可靠密封。未来15年，舱门平衡阀将为空间站在轨运营、航天员穿舱及出舱活动提供保障，确保舱门顺利开启和可靠密封。

关键词：舱门平衡阀；压力平衡；漏率；平衡时间

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

中图分类号：V441文献标志码：A文章编号：1006-7086（2021）03-0305-01

DOI：10.3969/j.issn.1006-7086.2021.03.19