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“敏感精灵”助力嫦娥探月

来源:今日月球 | 发表日期:2015-01-12 | 点击数:

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导读:“敏感精灵”助力嫦娥探月

  2014年11月1日6时42分,当嫦娥五号测试飞行试验器经过8天的飞行,在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆时,这一天注定将被载入中国航天事业发展的史册。

  从发射升空到返回地球,这一路上为嫦娥五号飞行试验器保驾护航,时刻测量并控制着它的飞行速度,实现精准、平稳变轨控制和再入返回控制的关键设备之一,便是中国航天科工集团公司三院33所研制的高精度加速度计组件,它是嫦娥五号飞行试验器太空漫步的“敏感精灵”。

  在嫦娥五号飞行试验器8天的太空之旅中,主要包含地月转移变轨、月球近旁转向、环月轨道保持、月地转移变轨和再入返回地球等关键阶段和环节,在此过程中,速度控制是关键因素,而精准测量各个阶段速度变化(即加速度)正是加速度计的看家本领。

  据33所负责空间型号的专家介绍,此次测量使用的石英挠性加速度计具有紧凑、可靠、精度高和动态范围宽等特点。该型加速度计同时是助力神舟系列飞船飞行任务十战十捷、飞船与天宫一号对接、嫦娥三号精准落月的功勋产品。而且相比嫦娥三号的三轴加速度计,嫦娥五号飞行试验器使用的加速度计测量精度提升了两成,工作温度范围提高了一倍。

  目前,参与探月三期再入返回飞行试验任务所用的加速度计,其设计水平、工艺实现、生产规模、技术实力等目前在国内居于领先地位。以此技术为基础,33所积极走军民融合、以高技术参与国家经济建设和服务国计民生的路子,开发了大量性能优良的民用产品。

  “七仙女”妙手铸“芯”

  一共有60人,22个技术人员年龄普遍在25~35岁,按“老、中、青”的科学比例合理配搭,曾在2012年被授予航天科工集团公司天宫一号与神舟九号载人交会对接任务突出贡献集体奖的荣誉称号——在这样一支优秀的科研团队中,有一个全部由女同志组成的班组——加速度计装配组,组里共有7位女性,大家亲切地称她们为“七仙女”。

  据该室主任张菁华介绍,加速度计装配需要在百级洁净间里完成,为了不引进杂质和多余物,进入洁净间需要更换洁净服,

  再经过风淋。穿上白色洁净服后的“七仙女”们包裹的严严实实。为保证加速度计的装配质量,这些姑娘们常年工作在恒温16℃的环境中,到了冬天,她们只能在洁净服里面穿上厚厚的棉衣来维持体温。

  空间型号应用的加速度计,装配要求极其严格,需要借助高倍显微镜,在2毫米的狭小空间里完成清理、对正、焊接、整形等所有工序。摆片挠性支撑的厚度仅有几十微米,且脆弱易断,常人一触即断的摆片,她们却巧手如梭、应用自如。因此,表芯的装配被技术人员称作加速度计的“微创手术”。

  “每一个新手都要经过至少一年以上的苦练,要修炼成‘24K火眼金睛’才行,此外还要保证心静、手稳、力巧,除了勤于练习,还要给手指加码,日积月累,血泡和茧子结了又退、退了又结……”当问起她们如何练就的高超手艺时,“七仙女”之一的张敏脸上挤出一丝自豪的笑容,仿佛夹杂着曾历经艰苦的记忆。

  就是凭借这种娴熟的技艺和了不起的手上功夫,每年都有数不清的微小散乱的各种零部件,被她们组装成结构优

  美的数千只高精度加速度计。

  给加速度计“穿衣戴帽”

  “以前加速度计都是在导弹上用,针对空间领域的应用对我们来说真是两眼一抹黑。”项目负责人魏超谈到自己刚接到任务的情形时这样说道。

  原来,在探月三期项目中,总体单位提出了高精度加速度计测量装置的研制需求,主要目标就是利用加速度计组件实现对飞行器在空间平移加速度的实时测量,同时测量敏感飞行器变轨、调姿等过程的微重力水平,这给研制团队带来了新的挑战。要实现加速度计在空间真空条件下的高精度测量,首先需要解决的就是提高加速度计的环境适应性。

  接到任务后,研制团队的年轻人们自学密封专业,主动请教专家,最终明确了提高加速度计环境适应性的密封方案。为了工作精度,研制团队提出在加速度计内部密封氮气的想法,为了给加速度计打造一套密不透风的“外衣”,研制人员先后无数次开展对各种胶接剂的性能对比考核试验、胶接剂的成分配比试

  验等,最终确定了加速度计密封“外衣”的材料及其密封用胶接剂,并对结构进行了精雕细琢。为了充分保证密封的可靠性,项目团队又模拟太空工作环境,对加速度计“外衣”进行了振动、冲击、热循环、热真空等严酷的试验考核。

  灵感总是源于生活,给加速度计做“帽子”的灵感来源也不例外。有一天天气格外寒冷,有怕冷的女同事戴了一顶厚厚的帽子,嘴里说着这回再冷也不怕了。技术员吴楠听后灵机一动:人可以戴帽子,为什么不能给加速度计也戴一顶抗寒的“帽子”呢。确定了方案的可行性后,技术人员朝着这个方向破解难题,逐个攻关,仅用不到一年的时间便突破了高精度加速度计在空间力、热、真空、辐照、微重力环境下应用的关键技术,为加速度计戴上了一顶用特殊材料和工艺量身定做的“帽子”,提高了加速度计抗恶劣环境的适应力。

  “臻于惯性,精于细微;无限空间,定位导航。”多年来从事空间型号工作、曾获中国青年五四奖章的33所于华男博士这样说道,正是航天人这种严慎细实的工作态度和敢于担当、勇于创新的意识和精神,才能打造出高精度加速度计这样的精品。

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