[发明专利]一种用于载人航天器的窗口组件结构

说明书

本发明涉及一种用于载人航天器的窗口组件结构，其特征在于包括观察窗口组件、保护窗口组件；观察窗口组件安装在载人航天器舱体内侧安装面上，用于航天员观察外部空间；保护窗口组件安装在载人航天器舱体外侧安装面上，用于保护观察窗口组件。本发明观察窗口组件和保护窗口组件分别螺接在舱体内外两侧，结构形式各自独立，安装在舱体外侧的保护窗口组件，可以有效保护观察玻璃免受微流星和空间碎片的损害，由于进行了在轨更换设计，当其自身受损影响航天员观察时，航天员可出舱单独拆下更换保护窗口组件，不会对窗口组件的观察性能造成影响。

技术领域

本发明涉及一种用于载人航天器的窗口组件结构，适用于载人航天器需要航天员由密封舱内对外部环境进行观察的场合，属于载人航天器结构领域。

背景技术

我国已成功发射的载人航天器在轨时间均较短，航天员均随航天器发射上行，在轨完成任务后便会随返回舱先行返回地面，在航天器内驻留时间较短(神十一航天员在轨33天)，设计的观察窗口组件密封性能和透光性能只需满足短期内的观察任务，无需考虑长期在轨条件下恶劣的空间环境及空间碎片和微流星对观察窗口组件的损害。

随着中国空间站等长期载人太空任务的开展，对长寿命高可靠性窗口组件的需求也更加急迫。中国空间站设计在轨寿命长达15年，在轨期间航天员需要在密封舱内通过窗口对外部空间环境进行观察，观察窗口的透光率需要满足全寿命周期的观察要求，空间站轨道上，存在原子氧、紫外辐照、带电粒子辐照等空间环境，对一些特殊材料造成了很大的影响，设计时需要充分考虑复杂的空间环境。同时观察窗口还应具备免受空间碎片和微流星损害的功能。由于是载人航天器，长时间的在轨工作，需要长期承受内压载荷，窗口结构自身及与舱体的连接环节均需要可靠的密封环节设计，因此需要设计一种满足长寿命及高可靠性要求的窗口组件。

专利《航空器用舷窗密封结构》(CN201710353836.3)提供了一种密封结构形式，但其舷窗框为复合材料，对于长期暴露在恶劣空间环境及热交变环境下的载人航天器，在密封环节引入复合材料需要谨慎；其次，其结构形式为对内外层玻璃均进行打孔再用螺钉穿过进行连接，目前国内外航天器主流使用的观察玻璃都是无机硅酸盐脆性材料，具有高强度低韧性的特点，打孔相当于预置裂纹，螺钉的预紧力集中作用在内层玻璃的开孔附近，在长期内压及集中应力的共同作用下，裂纹有扩展的可能性，同时，该种结构形式无自身检漏设计，自身的密封性能不可测，该结构形式也不具备抵御空间碎片和微流星损坏的能力，轻则影响观察，严重则直接影响航天器安全性能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种长寿命高可靠性密封窗口组件结构，适用于需要长期在轨并承受稳定内压、具备目视观察功能需求的航天器结构。

本发明解决技术的方案是：一种用于载人航天器的窗口组件结构，该窗口组件结构包括观察窗口组件、保护窗口组件；

观察窗口组件安装在载人航天器舱体内侧安装面上，用于航天员观察外部空间；

保护窗口组件安装在载人航天器舱体外侧安装面上，用于保护观察窗口组件。

所述观察窗口组件包括观察窗口框、第一矩形密封圈、第二矩形密封圈、第一观察玻璃、第二观察玻璃、第一L形密封圈、第二L形密封圈、第一观察窗口压环、第二观察窗口压环、第四矩形密封圈；其中：

以观察窗口框为对称中心，在观察窗口框的一侧，依次安装第一矩形密封圈、第一观察玻璃、第一L形密封圈和第一观察窗口压环，在观察窗口框的另一侧，依次安装第二矩形密封圈、第二观察玻璃、第二L形密封圈和第二观察窗口压环；

第一矩形密封圈与第二矩形密封圈相对于观察窗口框对称布置；

第一观察玻璃与第二观察玻璃相对于观察窗口框对称布置；

第一L形密封圈与第二L形密封圈相对于观察窗口框对称布置；

第一观察窗口压环与第二观察窗口压环相对于观察窗口框对称布置；