“嫦五”探月，南航攜超聲電機(jī)等技術(shù)助力

11月24日4時(shí)30分，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器。南京航空航天大學(xué)的超聲電機(jī)等技術(shù)團(tuán)隊(duì)助力“嫦五”飛天。

“發(fā)射的場(chǎng)景很壯觀，我們團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證了嫦娥五號(hào)成功飛天，大家都很激動(dòng)。”11月24日中午，記者撥通中國(guó)科學(xué)院院士、南京航空航天大學(xué)教授趙淳生電話時(shí)，他還沉浸在發(fā)射成功的喜悅中。

此前，趙淳生院士團(tuán)隊(duì)的超聲電機(jī)已成功應(yīng)用在嫦娥四號(hào)和嫦娥三號(hào)巡視器上，主要負(fù)責(zé)紅外成像光譜儀內(nèi)定標(biāo)板的驅(qū)動(dòng)與控制，功能類似光譜儀“艙門的開(kāi)關(guān)”。

與傳統(tǒng)電機(jī)相比，超聲電機(jī)具有響應(yīng)快、精度高、噪聲小、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。

嫦娥五號(hào)的工作環(huán)境對(duì)超聲電機(jī)的精度和環(huán)境都有了更嚴(yán)苛的要求。

此次應(yīng)用在嫦娥五號(hào)探測(cè)器上的超聲電機(jī)，主要用于驅(qū)動(dòng)光譜儀上的二維指向機(jī)構(gòu)，“這個(gè)機(jī)構(gòu)會(huì)驅(qū)動(dòng)鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)，將月壤上不同位置的光線反射進(jìn)光譜儀，協(xié)助探測(cè)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?qǐng)?bào)記者，他們?cè)O(shè)計(jì)的超聲電機(jī)定位的角度精度可達(dá)0.1度。

從2015年起，研究團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始研發(fā)用在嫦娥五號(hào)探測(cè)器上的超聲電機(jī)，進(jìn)行了大量的自檢和可靠性確認(rèn)等工作。“前期嫦娥任務(wù)中超聲電機(jī)的工作溫度范圍在-30℃至60℃，而在嫦娥五號(hào)中的使用溫度區(qū)間擴(kuò)大到-55℃至120℃，超聲電機(jī)使用環(huán)境的變化很大，這對(duì)材料和驅(qū)動(dòng)控制提出了更大的挑戰(zhàn)。”李華峰說(shuō)，超聲電機(jī)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(huì)變軟，因此團(tuán)隊(duì)反復(fù)驗(yàn)證以提高材料性能，并改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保電機(jī)在高溫下也能正常工作。

針對(duì)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(jī)構(gòu)團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了著陸緩沖機(jī)構(gòu)柔性體建模和著陸沖擊計(jì)算等任務(wù)，設(shè)計(jì)了多種月球及火星、小行星著陸緩沖機(jī)構(gòu)，揭示了著陸緩沖系統(tǒng)組合緩沖吸能機(jī)理及系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律。

“通俗地說(shuō)，就是通過(guò)特別設(shè)計(jì)的緩沖機(jī)構(gòu)，以及緩沖機(jī)構(gòu)內(nèi)填充的吸能材料，讓著陸器在著陸過(guò)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(tuán)隊(duì)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(jī)、調(diào)姿行走原理樣機(jī)和落震吸能地面試驗(yàn)臺(tái)等。

[責(zé)任編輯：楊凡、汪洋]

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