7月24日，搭载中国空间站问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭发射成功。问天实验舱在预定轨道上完成姿态调整和系统调试后，其太阳能电池翼的阿尔法对日定向驱动机构将投入使用。 

7月25日，重庆大学消息，该阿尔法机构采用的对构齿轮传动，由重庆大学机械传动国家重点实验室自主研发。

问天实验舱阿尔法对日定向机构对构齿轮传动示意图。重庆大学供图

帮助太阳翼

24小时不间断追踪太阳

据央视报道，随着更多科学实验任务的开展，空间站载荷供电需求也成倍增加。问天实验舱配置了目前国内研制的最大面积可展收柔性太阳翼，单翼全展开状态下长达27米，面积可达138平方米。受太阳入射角和空间站飞行姿态的影响，太阳翼的发电效率会因时段不同、姿态不同，而产生相应变化。

为了让柔性太阳翼24小时不间断追踪太阳，问天实验舱首次采用太阳翼双自由度同时转动，确保每一缕阳光都垂直照射在太阳翼上。

这一技术的实现，也是因为问天实验舱使用了我国目前设计规模最大、连续工作寿命最长、传输功率最大的大型回转运动类空间机构产品——对日定向装置。有了它，空间站将实时捕捉每一道阳光，保证空间站源源不断的能量供给。

“对日定向装置里的对构齿轮传动，是由我们自主研发的。”重庆大学机械传动国家重点实验室陈兵奎教授介绍，对构齿轮传动的作用是让太阳翼24小时不间断追踪太阳，保持最高状态的发电效率，为空间站保障用电。

 重庆大学科研人员模拟展示对构齿轮传动。邹乐 摄

陈兵奎介绍，团队开展对构齿轮的研究最早始于2003年，之后陆续形成了曲线-曲线、曲线-曲面的对构圆柱齿轮、对构锥齿轮等理论体系。到目前为止，已经获得欧洲以及德国、英国、法国等国际专利3项。

“‘对构齿轮传动’的灵感来源是我们小时候的‘滚铁环’。”陈兵奎介绍，滚铁环直走的时候，铁环垂直于地面，而拐弯的时候，铁环与地面倾斜。对这一现象进行深入分析，发现曲线与曲面的接触会具有很好的误差适应性。“问天实验舱采用的便是曲线与曲面的对构齿轮。”陈兵奎说道。

实验室各种各样的齿轮。邹乐 摄

“这是一种新型齿轮传动，其突出的误差适应能力和较高的承载能力，能够满足太空极端高低温交替变化对阿尔法机构提出的超大空间尺寸形变、高可靠、长寿命等严苛要求。”陈兵奎说。

陈兵奎教授团队在前期积累的理论研究和工业应用基础上，针对阿尔法机构对构齿轮传动进行了近八年的攻关，历经缩比原理样机的研制、1:1初样的研制和最终正样产品的研制交付三个阶段，攻克了极端工况下对构齿轮设计理论与方法、多物理量作用下对构齿轮数字闭环精密加工与测量、拟实条件下对构齿轮加速疲劳寿命试验技术与装备等多项关键技术，并在上海宇航系统工程研究所、上海航天设备制造总厂、郑州机械研究所等单位的通力合作下，最终完成问天实验舱和梦天实验舱阿尔法机构对构齿轮产品的交付。

下一步，陈兵奎教授实验室团队还将发挥“对构齿轮传动”技术承重能力更强、更耐用、效率更高的优势，将其推广到汽车、机械制造等其他行业当中，让航天科研成果创造更大的社会价值。

陈兵奎教授在机械传动国家重点实验室。重庆大学供图

未来将继续深耕

中国深空探测和载人航天领域

重庆大学常务副书记王时龙介绍，除了在航天领域，重庆大学机械传动国家重点实验室在航母大规格齿轮制造、航空齿轮传动、坦克传动等方面承担了大量国家重大任务，都有出色表现。

机械传动国家重点实验室于1988年获国家批准建设，是我国首批工程技术领域的国家重点实验室，也是首批机械制造领域3个国家重点实验室之一，主要从事以齿轮为重点的机械传动系统基础、应用基础研究，是国际四大齿轮研究中心之一。

自1988年建室以来，以第一单位完成的科研成果获全国科学大会奖1项，国家技术发明二等奖2项、三等奖1项，国家科技进步二等奖4项、三等奖1项，高等教育国家级教学成果二等奖1项，参与完成的科研成果获国家科学技术奖励6项。

“近年来，重庆大学相关技术先后在嫦娥四号生物科普试验载荷、嫦娥五号着陆验证系统、首次月面无人钻取采样任务等国家重大工程中解决了故障定位不准、试验评价手段不足等关键难题。多次出色完成中国航天任务后，我们也积累了丰富的经验。”王时龙表示，未来，在中国深空探测和载人航天领域，还将出现重庆大学的身影。

 问天实验舱和梦天实验舱阿尔法机构对构齿轮产品已交付。邹乐 摄

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“问天”实验舱发射升空

“西南铝造”又立新功

作为我国航空航天用铝合金材料研发保障核心基地的西南铝，向“问天”实验舱和长五B遥三运载火箭分别提供了70%以上、60%以上的关键铝合金材料，涵盖锻件、板材、型材、管材等多个大类10多个规格品种，在满足国家重点领域需求中再立新功。

高品质铝合金卷材 西南铝供图

“问天”实验舱是我国空间站中最大的单体舱段。这次用于“问天”实验舱舱壁主体结构建造的5xxx超大规格蒙皮板，具有高冶金质量、高性能和高表面质量等技术要求，构件尺寸大，最大宽幅达到2000mm以上，材料综合性能要求高，生产难度极大。

西南铝为长征五号B遥三运载火箭量身研制的5米环，是目前我国火箭用最大铝合金锻环。在无成功经验可以借鉴的情况下，从2007年开始，西南铝就成立攻关团队，攻克了大铸锭铸造、锻造开坯、环件轧制，冷变形等技术难关，成功研制出5米铝合金锻环，其独创的核心锻造技术填补了国内空白。

冷轧机轧制好的铝合金卷材 西南铝供图

为满足国家对大运载的需要，2018年，西南铝启动了5米环质量提升工作，相继攻克了锻造轧制变形、热处理及冷变形等多项技术难关，使第二代5米环延伸率、综合性能分别比第一代提高了20%、10%，综合性能达到世界先进水平。10米超大型铝合金整体环件的研制成功，更是刷新世界纪录，为我国今后发射重型运载火箭解决了重大关键技术难题。

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来源：重庆发布 人民网重庆频道

记者：周小平 陈琦 肖光鸿（通讯员）

编辑：钱薇薇

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