“嫦五”探月,南航攜超聲電機等技術(shù)助力 功能類似光譜儀“艙門的開關(guān)”
- 科技日報
- 2020-11-27 15:08:05
“發(fā)射的場景很壯觀,我們團隊在現(xiàn)場見證了嫦娥五號成功飛天,大家都很激動。”11月24日中午,記者撥通中國科學(xué)院院士、南京航空航天大學(xué)教授趙淳生電話時,他還沉浸在發(fā)射成功的喜悅中。
此前,趙淳生院士團隊的超聲電機已成功應(yīng)用在嫦娥四號和嫦娥三號巡視器上,主要負責(zé)紅外成像光譜儀內(nèi)定標板的驅(qū)動與控制,功能類似光譜儀“艙門的開關(guān)”。
與傳統(tǒng)電機相比,超聲電機具有響應(yīng)快、精度高、噪聲小、無電磁干擾等優(yōu)點。
嫦娥五號的工作環(huán)境對超聲電機的精度和環(huán)境都有了更嚴苛的要求。
此次應(yīng)用在嫦娥五號探測器上的超聲電機,主要用于驅(qū)動光譜儀上的二維指向機構(gòu),“這個機構(gòu)會驅(qū)動鏡片轉(zhuǎn)動,將月壤上不同位置的光線反射進光譜儀,協(xié)助探測器上的儀器分析月球表面的物質(zhì)。”南航航空學(xué)院教授李華峰告訴科技日報記者,他們設(shè)計的超聲電機定位的角度精度可達0.1度。
從2015年起,研究團隊就開始研發(fā)用在嫦娥五號探測器上的超聲電機,進行了大量的自檢和可靠性確認等工作。“前期嫦娥任務(wù)中超聲電機的工作溫度范圍在-30℃至60℃,而在嫦娥五號中的使用溫度區(qū)間擴大到-55℃至120℃,超聲電機使用環(huán)境的變化很大,這對材料和驅(qū)動控制提出了更大的挑戰(zhàn)。”李華峰說,超聲電機需要用膠粘劑將壓電陶瓷片和金屬定子牢牢粘貼在一起,但前期使用的膠粘劑在高溫下會變軟,因此團隊反復(fù)驗證以提高材料性能,并改進電路結(jié)構(gòu)設(shè)計,確保電機在高溫下也能正常工作。
針對星表地形復(fù)雜導(dǎo)致的著陸緩沖性能與穩(wěn)定性要求高等技術(shù)難題,南航航空學(xué)院聶宏教授牽頭的空間結(jié)構(gòu)機構(gòu)團隊承擔(dān)了著陸緩沖機構(gòu)柔性體建模和著陸沖擊計算等任務(wù),設(shè)計了多種月球及火星、小行星著陸緩沖機構(gòu),揭示了著陸緩沖系統(tǒng)組合緩沖吸能機理及系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律。
“通俗地說,就是通過特別設(shè)計的緩沖機構(gòu),以及緩沖機構(gòu)內(nèi)填充的吸能材料,讓著陸器在著陸過程中,有足夠的緩沖能力,從而讓它穩(wěn)穩(wěn)地‘站’在月表。”南航研究團隊科研人員表示。
目前,該課題組已研制出了落震吸能原理樣機、調(diào)姿行走原理樣機和落震吸能地面試驗臺等。
(記者 金 鳳)
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