讓“天和”核心艙“擺正姿態(tài)”

中國(guó)航天科工三院33所“王牌CP”聯(lián)袂上演助力“天和”核心艙成功發(fā)射好戲

□ 唐新培 本報(bào)記者 徐建華

4月29日中午，中國(guó)首個(gè)空間站核心艙“天和”發(fā)射成功，這是中國(guó)空間站建設(shè)的“首戰(zhàn)”。

“天和”核心艙到達(dá)預(yù)定軌道后必須“擺正姿態(tài)”，這正是中國(guó)航天科工三院33所（以下簡(jiǎn)稱33所）研發(fā)的石英撓性加速度計(jì)和IF轉(zhuǎn)換電路這對(duì)“王牌CP”的拿手好戲。

石英撓性加速度計(jì)負(fù)責(zé)測(cè)量天和核心艙發(fā)動(dòng)機(jī)在軌工作時(shí)產(chǎn)生的微弱加速度，將其作為電流信號(hào)輸出，而它的搭檔IF轉(zhuǎn)換電路則能夠準(zhǔn)確將此信號(hào)“翻譯”成脈沖信號(hào)，從而為它們所隸屬的慣性測(cè)量單元“知曉”加速度乃至速度、位置等信息提供了最重要的前提。

石英撓性加速度計(jì)和IF轉(zhuǎn)換電路這對(duì)“搭檔”其實(shí)是我國(guó)神舟、探月等任務(wù)的“全系標(biāo)配”，從“神舟一號(hào)”到“神舟七號(hào)”，石英撓性加速度計(jì)成功為飛船返回艙提供了精確的測(cè)量；從“神舟八號(hào)”到“神舟十一號(hào)”，作為高精度石英撓性加速度計(jì)組合的核心器件，石英撓性加速度計(jì)身兼數(shù)職，為交會(huì)對(duì)接提供速度增量測(cè)量、為飛船姿態(tài)控制提供微重力測(cè)量、為飛船返回艙提供速度測(cè)量等；在已經(jīng)完成的探月工程任務(wù)中，它都是不可或缺的重要產(chǎn)品，以其穩(wěn)定的表現(xiàn)提供精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

不僅如此，該產(chǎn)品還廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、石油、巖土工程等諸多領(lǐng)域。這樣優(yōu)異的表現(xiàn)與產(chǎn)品的精妙設(shè)計(jì)和技術(shù)人員精益求精的工作是分不開(kāi)的。

作為測(cè)量的核心，石英撓性加速度計(jì)可謂“天賦異稟”。據(jù)33所技術(shù)人員介紹，相較金屬材料，石英材料具備連續(xù)工作數(shù)萬(wàn)小時(shí)而無(wú)疲勞影響的重要特性，從而能夠?yàn)榫鹊谋３痔峁┍匾那疤?，行業(yè)內(nèi)稱之為“偏值穩(wěn)定”。這一特性讓石英撓性加速度計(jì)成為當(dāng)前慣性技術(shù)行業(yè)的不二選擇。

為了將這一“天賦”發(fā)揮到極致，33所技術(shù)人員還精心為加速度計(jì)做了兩項(xiàng)優(yōu)化：首先是充氣和密封。誕生于空氣環(huán)境下的石英撓性加速度計(jì)進(jìn)入太空，最大的變數(shù)首先是真空環(huán)境的影響，為此，技術(shù)人員必須設(shè)法讓它工作在“熟悉”的環(huán)境下，腔體內(nèi)充入特殊氣體采用特殊密封手段，產(chǎn)品的相關(guān)特性得到了有效的保障；第二項(xiàng)是為加速度計(jì)穿上“電暖寶”，由于加速度計(jì)的測(cè)量精度與工作環(huán)境溫度變化緊密相關(guān)，技術(shù)人員采用特殊裝置貼在加速度計(jì)表面，并通過(guò)加熱模塊精準(zhǔn)加溫，確保石英撓性加速度計(jì)始終工作在合適溫度當(dāng)中。

“天和”核心艙此次任務(wù)搭載的電路，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，其實(shí)包括IF轉(zhuǎn)換、溫度控制和電源三個(gè)模塊，只不過(guò)大家習(xí)慣簡(jiǎn)單稱之為IF轉(zhuǎn)換電路。

此前的多次宇航任務(wù)中，這三個(gè)模塊都是“分家單過(guò)”，也就意味著每只石英撓性加速度計(jì)出征之時(shí)都要“拖家?guī)Э凇?，不僅占據(jù)空間，各類線纜之間也容易形成干擾。此次搭載的電路板則是“三合一”之后的產(chǎn)品，不僅空間縮減，各類特性也相較分開(kāi)時(shí)有了更好的表現(xiàn)。

為了讓產(chǎn)品可靠性更高，33所技術(shù)人員按照宇航任務(wù)的要求，在電容設(shè)置、電源入口保護(hù)等方面均按照多重冗余的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓故障概率降至微乎其微。

但真正給技術(shù)人員帶來(lái)的挑戰(zhàn)來(lái)自電源模塊，因?yàn)殡妷鹤兓却?，這讓原本已經(jīng)無(wú)比成熟的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)平添了幾分不確定性。

為了確保產(chǎn)品穩(wěn)妥可靠，技術(shù)人員對(duì)焊接工藝做了針對(duì)性的革新，并采用多媒體記錄操作的各個(gè)步驟，讓產(chǎn)品研制生產(chǎn)過(guò)程盡收眼底。同時(shí)，為了摸透產(chǎn)品的性能，生產(chǎn)人員還對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了各種環(huán)境試驗(yàn)。

33所技術(shù)人員表示，如此嚴(yán)苛只為篩選出“天賦”出眾且性能最可靠的產(chǎn)品。

據(jù)悉，石英撓性加速度計(jì)和IF轉(zhuǎn)換電路除了在本次任務(wù)中發(fā)揮作用，還將在天舟二號(hào)、神舟十二號(hào)等任務(wù)中一顯身手，技術(shù)人員表示，相關(guān)產(chǎn)品早已做好充足的測(cè)試驗(yàn)證，期待它們的上佳表現(xiàn)。

《中國(guó)質(zhì)量報(bào)》