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“敏感精靈”助力嫦娥探月

  • 發佈時間:2014-11-17 09:33:08  來源:中國品質報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  ——精度加速度計成功應用探月三期再入返回飛行試驗採訪記

  □黃忠魁付秀娟本報記者 徐建華

  11月1日6時42分,當嫦娥五號測試飛行試驗器經過8天的飛行,在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸時,這一天註定將被載入中國航太事業發展的史冊。

  從發射升空到返回地球,這一路上為嫦娥五號飛行試驗器保駕護航,時刻測量並控制著它的飛行速度,實現精準、平穩變軌控制和再入返回控制的關鍵設備之一,便是中國航太科工集團公司三院33所研製的高精度加速度計組件,它是嫦娥五號飛行試驗器太空漫步的“敏感精靈”。

  在嫦娥五號飛行試驗器8天的太空之旅中,主要包含地月轉移變軌、月球近旁轉向、環月軌道保持、月地轉移變軌和再入返回地球等關鍵階段和環節,在此過程中,速度控制是關鍵因素,而精準測量各個階段速度變化(即加速度)正是加速度計的看家本領。

  據33所負責空間型號的專家介紹,此次測量使用的石英撓性加速度計具有緊湊、可靠、精度高和動態範圍寬等特點。該型加速度計同時是助力神舟系列飛船飛行任務十戰十捷、飛船與天宮一號對接、嫦娥三號精準落月的功勳産品。而且相比嫦娥三號的三軸加速度計,嫦娥五號飛行試驗器使用的加速度計測量精度提升了兩成,工作溫度範圍提高了一倍。

  目前,參與探月三期再入返回飛行試驗任務所用的加速度計,其設計水準、工藝實現、生産規模、技術實力等目前在國內居於領先地位。以此技術為基礎,33所積極走軍民融合、以高技術參與國家經濟建設和服務國計民生的路子,開發了大量性能優良的民用産品。

  “七仙女”妙手鑄“芯”

  一共有60人,22個技術人員年齡普遍在25~35歲,按“老、中、青”的科學比例合理配搭,曾在2012年被授予航太科工集團公司天宮一號與神舟九號載人交會對接任務突出貢獻集體獎的榮譽稱號——在這樣一支優秀的科研團隊中,有一個全部由女同志組成的班組——加速度計裝配組,組裏共有7位女性,大家親切地稱她們為“七仙女”。

  據該室主任張菁華介紹,加速度計裝配需要在百級潔凈間裏完成,為了不引進雜質和多餘物,進入潔凈間需要更換潔凈服,

  再經過風淋。穿上白色潔凈服後的“七仙女”們包裹的嚴嚴實實。為保證加速度計的裝配品質,這些姑娘們常年工作在恒溫16℃的環境中,到了冬天,她們只能在潔凈服裏面穿上厚厚的棉衣來維持體溫。

  空間型號應用的加速度計,裝配要求極其嚴格,需要借助高倍顯微鏡,在2毫米的狹小空間裏完成清理、對正、焊接、整形等所有工序。擺片撓性支撐的厚度僅有幾十微米,且脆弱易斷,常人一觸即斷的擺片,她們卻巧手如梭、應用自如。因此,表芯的裝配被技術人員稱作加速度計的“微創手術”。

  “每一個新手都要經過至少一年以上的苦練,要修煉成‘24K火眼金睛’才行,此外還要保證心靜、手穩、力巧,除了勤於練習,還要給手指加碼,日積月累,血泡和繭子結了又退、退了又結……”當問起她們如何練就的高超手藝時,“七仙女”之一的張敏臉上擠出一絲自豪的笑容,仿佛夾雜著曾歷經艱苦的記憶。

  就是憑藉這種嫺熟的技藝和了不起的手上功夫,每年都有數不清的微小散亂的各種零部件,被她們組裝成結構優

  美的數千隻高精度加速度計。

  給加速度計“穿衣戴帽”

  “以前加速度計都是在導彈上用,針對空間領域的應用對我們來説真是兩眼一抹黑。”項目負責人魏超談到自己剛接到任務的情形時這樣説道。

  原來,在探月三期項目中,總體單位提出了高精度加速度計測量裝置的研製需求,主要目標就是利用加速度計組件實現對飛行器在空間平移加速度的實時測量,同時測量敏感飛行器變軌、調姿等過程的微重力水準,這給研製團隊帶來了新的挑戰。要實現加速度計在空間真空條件下的高精度測量,首先需要解決的就是提高加速度計的環境適應性。

  接到任務後,研製團隊的年輕人們自學密封專業,主動請教專家,最終明確了提高加速度計環境適應性的密封方案。為了工作精度,研製團隊提出在加速度計內部密封氮氣的想法,為了給加速度計打造一套密不透風的“外衣”,研製人員先後無數次開展對各種膠接劑的性能對比考核子試驗、膠接劑的成分配比試

  驗等,最終確定了加速度計密封“外衣”的材料及其密封用膠接劑,並對結構進行了精雕細琢。為了充分保證密封的可靠性,項目團隊又模擬太空工作環境,對加速度計“外衣”進行了振動、衝擊、熱迴圈、熱真空等嚴酷的試驗考核。

  靈感總是源於生活,給加速度計做“帽子”的靈感來源也不例外。有一天天氣格外寒冷,有怕冷的女同事戴了一頂厚厚的帽子,嘴裏説著這回再冷也不怕了。技術員吳楠聽後靈機一動:人可以戴帽子,為什麼不能給加速度計也戴一頂抗寒的“帽子”呢。確定了方案的可行性後,技術人員朝著這個方向破解難題,逐個攻關,僅用不到一年的時間便突破了高精度加速度計在空間力、熱、真空、輻照、微重力環境下應用的關鍵技術,為加速度計戴上了一頂用特殊材料和工藝量身定做的“帽子”,提高了加速度計抗惡劣環境的適應力。

  “臻于慣性,精於細微;無限空間,定位導航。”多年來從事空間型號工作、曾獲中國青年五四獎章的33所于華男博士這樣説道,正是航太人這種嚴慎細實的工作態度和敢於擔當、勇於創新的意識和精神,才能打造出高精度加速度計這樣的精品。

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