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火星环绕器的展开本领“强”
2020-07-28 12:35:10  来源:时动品牌网  编辑:SD-C8116

核心提示:天问一号主要由环绕器和着陆器组成,共搭载13种有效载荷,带着“环绕、着陆、巡视”三项使命奔向火星。

天问一号主要由环绕器和着陆器组成,共搭载13种有效载荷,带着“环绕、着陆、巡视”三项使命奔向火星。在长达9个多月的时间里,火星环绕器将扮演“太空出租车”、“芭蕾舞伴”等角色,为将着陆器这个“特殊乘客”安全准时送达火星,它练就了强大的“展开”本领。

从“0”到“1”的淬炼

2017年1月5日23时18分,伴随着通信技术试验卫星二号太阳翼在轨成功展开,上海航天八院812所承担的卫星太阳翼水平展开试验技术首次实现在轨成功验证。近年来,812所一直致力于空间机构装配、展开、测试技术领域的研发,具备了太阳翼、天线、伸展臂等典型机构产品的整星级装配、展开、测试的软硬件技术和能力。

时间倒回到2013年6月,当时国内尚没有太阳翼在轨水平展开试验成功的案例。“年轻人要保持对技术的敏感性,若能把平时吃饭、休息的时间都用到思考技术问题上,那么技术突破就快了”,812所总工艺师李志慧经常鼓励年轻的后辈们。

初生牛犊不怕虎,面对未知领域的挑战和全新试验方法带来的技术风险,812所年轻的研发团队查阅了档案室内所有与太阳翼设计、装配、展开、测试的设计、工艺、工装图纸等文件资料,走访了哈工大、北航等国内多位从事机构展开测试的高校专家,对国内外现有展开测试方法逐项进行研究论证,编制了数十份方案论证报告、仿真计算报告。从方案设计、仿真分析到装置调试安装、试验参数量化,研发团队开展了复杂多体刚柔耦合动力学仿真、多点多自由度悬挂的多因素分析、系统摩擦力测量及精确补偿、瞬时冲击控制等关键技术研究,逐步掌握了该技术的研究脉络。

在进行初样星整星级试验时,团队发现前后两次展开试验时间差异较大,而且某一侧的太阳翼铰链无法有效锁定。顿时,来自各方的压力、各种质疑的声音压得这帮年轻人透不过气来。“新技术研究不可能是一帆风顺的,从哪里倒下,就从哪里爬起来”,型号两总的鼓励给了研究人员极大的支持和强劲的动力。经过反复观看试验展开录像,仔细对比两次试验参数,对要素影响程度重新进行验证分析,团队发现机构初始悬挂高度过高、悬挂质量质心偏差过大、导轨摩擦力过大是导致试验问题的关键。最难啃的骨头还是单点配平精度对太阳翼锁定性能的影响,团队采用控制变量法对15个关键参数进行量化控制,先后开展了300余次的摸底试验,一次又一次地推倒重来,一次又一次地自我否定,经过数十轮对方案的反复迭代,终于摸索出了一种“采用多点、多自由度配重悬挂”的方法,有效解决了配平精度对太阳翼锁定性能的影响,将重力平衡精度控制在几克级,相比传统的展开方式,精度提高了几十克级,更加真实地模拟卫星在轨展开过程,在空间机构展开测试领域取得了突破性进展,为接下来承担火星环绕器的展开试验任务奠定了坚实的技术基础。

从“1”到“N”的升华

火星环绕器安装有太阳翼、定向天线等共计7大类活动部件,上海航天八院812所承担了其中6大部件的整星级展开试验任务。

面对展开机构种类繁多、运动轨迹复杂、技术难度大、力平衡精度高、任务节点紧张等困难,卫星展开团队敢肯硬骨头,沉下心来深入研究,经过多轮方案迭代,并邀请专家集中研讨,最终仅用两周时间便完成了器上所有机构的展开方案设计。特别是器上安装的大口径大质量定向天线,该天线口径约2.5m、重量约80kg、展开过程为三维运动,这些产品特性均对天线装调精度保证、展开运动模拟、运动主动跟随及重力平衡精度等提出了前所未有的挑战。展开专业工艺师侯鹏带领团队人员日夜奋战,研究定向天线特性,展开运动学分析,设计吊挂装置、分析误差等,圆满完成了定向天线地面展开试验任务。

火星环绕器涉及到的展开机构多、研制单位多、状态流程多,型号主任工艺师张则梅对外主动加强与各研制单位的技术沟通协调,对内积极组织策划机构展开相关工作。在团队的共同努力下,812所分别于2017年7月、2019年3月圆满完成了火星环绕器初样、正样6大部件的展开试验任务。

天问一号的成功发射离不开中国航天人默默地付出,一道道难关地攻破也离不开中国航天人的智慧和奋斗,是他们奏出的华美乐章让火星环绕器的舞姿显得分外妖娆!(作者 侯鹏)


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