讓“天和”核心艙“擺正姿態(tài)”

中國航天科工三院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 本報記者 徐建華

4月29日中午，中國首個空間站核心艙“天和”發(fā)射成功，這是中國空間站建設(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)”，這正是中國航天科工三院33所（以下簡稱33所）研發(fā)的石英撓性加速度計和IF轉(zhuǎn)換電路這對“王牌CP”的拿手好戲。

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

石英撓性加速度計和IF轉(zhuǎn)換電路這對“搭檔”其實是我國神舟、探月等任務(wù)的“全系標(biāo)配”，從“神舟一號”到“神舟七號”，石英撓性加速度計成功為飛船返回艙提供了精確的測量；從“神舟八號”到“神舟十一號”，作為高精度石英撓性加速度計組合的核心器件，石英撓性加速度計身兼數(shù)職，為交會對接提供速度增量測量、為飛船姿態(tài)控制提供微重力測量、為飛船返回艙提供速度測量等；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)計和技術(shù)人員精益求精的工作是分不開的。

作為測量的核心，石英撓性加速度計可謂“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)萬小時而無疲勞影響的重要特性，從而能夠為精度的保持提供必要的前提，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做了兩項優(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；第二項是為加速度計穿上“電暖寶”，由于加速度計的測量精度與工作環(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表面，并通過加熱模塊精準(zhǔn)加溫，確保石英撓性加速度計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)格來說，其實包括IF轉(zhuǎn)換、溫度控制和電源三個模塊，只不過大家習(xí)慣簡單稱之為IF轉(zhuǎn)換電路。

此前的多次宇航任務(wù)中，這三個模塊都是“分家單過”，也就意味著每只石英撓性加速度計出征之時都要“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時有了更好的表現(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，讓故障概率降至微乎其微。

但真正給技術(shù)人員帶來的挑戰(zhàn)來自電源模塊，因為電壓變化幅度大，這讓原本已經(jīng)無比成熟的設(shè)計與生產(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)人員對焊接工藝做了針對性的革新，并采用多媒體記錄操作的各個步驟，讓產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程盡收眼底。同時，為了摸透產(chǎn)品的性能，生產(chǎn)人員還對產(chǎn)品進(jìn)行了各種環(huán)境試驗。

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、神舟十二號等任務(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試驗證，期待它們的上佳表現(xiàn)。

《中國質(zhì)量報》