高精度控制|贮箱里面变魔法,卫星在轨延寿命( 二 )
着眼技术细节,开拓流体管理系统的工程应用
“天高地迥,觉宇宙之无穷 。”在不断仰望星空的过程中,新一代航天人正着眼当下每一个技术细节,精益求精 。
无论是流量的驱动还是液体的传输,泵都是其中的核心部件 。目前空间上所使用的泵大部分都是通过电机主轴直接驱动的,以电机轴驱动叶轮旋转,从而把液体输送出去,但这种结构不能很好地解决介质相容性问题 。庄保堂团队发明了一种通过磁力驱动叶轮旋转,从而把电机与叶轮完全隔离开,完美解决了推进剂对电机的腐蚀性问题 。
此外,想要完成重复加注任务,服务卫星和在轨卫星需要进行对接,在太空进行这种无人操作,复杂性高、难度大,且对于对接精准度的要求极高 。项目组研究出了一种基于球面轴承和浮动弹簧组的五自由度位置与姿态误差方法,建立起接口柔顺对接动力学模型并进行结构优化设计,并提出一种基于螺线管式的电磁驱动锁紧方法和复合式接口密封结构,解决了卫星密封接口高精度、自导向、柔顺自主对接等难题 。
目前,“微重力流体高效管理及其高精度控制技术”已经推广至多家单位,实现规模化生产,切实服务于我国通信、遥感、科学探测等国家重大工程 。该系列技术应用在40颗高低轨卫星,全面提升了我国卫星的技术水平和品质,并实现多颗卫星出口,服务“一带一路”倡议 。此外还带动了相关流体类产品的研制和应用,比如贮箱类、流量计类、微型泵、传感器类、阀门类等前沿技术研究和产品研制 。该套技术正转化于其他民用领域,如人工心脏泵、医疗计量器械、汽车热控系统等 。
新时代航天探索,不断迈向远方
改革开放以来,国家经济实力稳步提升,不仅为航天事业的发展提供了强大的物质基础,更注入了宝贵的无形资产,创新意识、以人为本、可持续发展等伴随着改革开放诞生成长的先进理念,使航天事业获得了更加强大的加速推力 。
庄保堂是2011年来到中国航天科技集团北京控制工程研究所工作的 。当时,我国的航天正处于蓬勃发展期,这也是他工作之后参与的第一个重要项目 。团队共有十多个人,基本上都是跟他同龄的“80后”们,充满了锐气 。“航天报国的梦想,让大家凝聚在一起 。这些年轻人都梦想着自己的科研成果能够飞向太空,那会有无限的自豪感 。”他说 。
“项目的首席专家潘海林,以及副所长李永给我们年轻人奠定了很好的研究基础 。”在团队中,庄保堂主要负责课题的组织、任务的分解、贮箱的研究等,“老专家带队把关,年轻人把人员组织好、把活儿做好 。”他说 。科研过程不是一蹴而就的,总会面临很多新问题,需要团队携手一步步攻克 。庄保堂清晰地记得,在最初缺少资料的情况下,团队每天头脑风暴做多轮设计,加班已成为家常便饭,甚至放弃节假日;在样机的实验和测试阶段,有任何一项指标不合格,都会仔细地去寻找原因,重新修改与优化 。“在这样的不断试错中,获取了更多的技术更新和经验积累 。”
作为在改革开放背景下成长的青年科技工作者,庄保堂切身感受到了国家对于年轻人创新的鼓励,感受到老一辈航天人对年轻人的支持和肯定,让年轻人冲在前面,让他们首先享受到丰收的果实 。无论是科研经费,还是职称评定、奖励申报,都给了年轻人足够的科研动力 。此外,舍得投入、宽容失败,鼓励大家放心去做、大胆去想的机制激励着他们一步步推进创新与变革 。庄保堂讲到,正是一次次的大胆尝试,否定再否定、颠覆再颠覆,让他们快速成长 。
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