新闻中心

News Center

十年磨一剑,让“新一代”传感器走进商业航天

2021-12-01

2021115日,当长征六号遥八运载火箭在太原发射中心点火升空后,有这样一批航天人,他们正静静等候火箭专属的“黑匣子”带回来的“新一代”传感器的遥测数据。

公司科瑞工研所副所长陈威说道:“发射成功对我们来说是一个阶段性的成果。‘黑匣子’里的数据将为我们近十年的研制历程画上一个圆满的句号,推动我们开展新的方向。”

一种方式两种选择:让“精度”和“范围”不再成为对立面

2011年,公司接到了研制“新一代”液位传感器的型号需求,面对全新的领域,公司组建了一支新一代运载火箭液位传感器研制团队,针对长征六号运载火箭超低温介质(液氧、煤油),开展了长达10年的研制、生产、批产、到应用到型号的试验任务。

陈威回忆道:“当年,我们真的是白手起家,手上只有一份最基础的技术方案,其他的都是‘两眼一抹黑’。”面对这个从未见过的传感器产品,整个团队开始了一次次技术攻关。他们明白,在研制的道路上没有捷径,必须拧成一股绳,劲往一处使。

彼时,团队走遍了上海、乃至全国拥有这项技术的单位,他们发现现有的传感器技术的误差在5%。然而,长征六号运载火箭的传感器长达2米,其误差必须控制在±2毫米,精度要求远远高于现有市场上的产品。

为了攻克该难题,团队挑选了近10种不同原理的传感器开展分析,从中确定了以电容式为主要方式,提出了分节电容式和环形电容叠加式,前者注重产品宽范围、连续测量的需求,后者满足了产品超高精度的需求,均实现了“精度”和“范围”的设计要求。

在研制过程中,由于贮箱内属于低温推进剂,设计师陈洁、王玉玲发现传感器测量时不能使用常规的电子电气测量方法,必须采用纯机械结构设计。团队还发现由于产品弧形铆接的特点,产品敏感电极的铆接很大程度受到操作人员的技能水平限制,也就是说即便出自同一位高技能操作人员,铆接点接触电阻值一致性的误差值在2欧姆左右。鉴于此,团队设计师提出了使用自动化铆接设备,设计出同轴铆接工装,通过计算仿真与摸底试验确定自动铆接力值。经过反复多次的测试后,产品铆接接触电阻控制在0.1欧姆以内,大大优于技术指标的要求。

 

实战演练,每一个测试都不容有失

经过四年的研制,首批剩余液位传感器产品成功研制,并搭载在长征六号遥一运载火箭上,开启了新一代运载火箭首飞之旅。

“根据型号研制流程,我们首先需要完成飞行搭载试验验证。”陈威说道,“所以在长六遥一箭上我们作为‘搭载’的产品,能够和正式产品进行一次实战演练。”

为了让传感器具备搭载飞行的试验条件,团队需要完成多轮研制阶段、多项目的测试与试验。作为八院的电装中心,公司七分厂承担了该产品生产、调试与试验工作。

在研制初期,团队发现传感器零件装配难度大,变换器内部电缆走线实现过程较复杂。为此,七分厂王海军会同工艺人员针对该现象进行了全面的排查,从产品生产、电装工艺、产品装配等环节逐一论证。最终,他发现由于产品的非金属零件尺寸公差设计不合理,导致了产品装配较困难。他说:“这虽然不是电装问题,却是我们电装的基础,只要把‘地基’打扎实了,那么‘高楼’才能越来越高。”

在此过程中,七分厂不仅解决了实际装配工艺性问题,还进一步规范了传感器、变换器电装工艺技术要求、装配操作规范等一系列“软实力”,为后续产品进一步开展模块化、通用化设计奠定了扎实的基础。

解决了产品装配需求,接下来就是一个个严苛的试验验证。王海军全程参与了噪声试验、浸泡试验、标定试验,并转载上海、北京等多地。其中,标定试验为产品研制过程中最重要的工作之一。上海寒冬-5℃的环境下,“配合”着-180℃以下的液氧,王海军身披军大衣,一阵阵寒气从口中吹出。他常说,这里的天气比太原冬天还冷,但是每次做试验的心却是火热的,一刻都不能放松,每一个性能指标测试都不容有失。

2015920日,新一代运载火箭长征六号遥一搭载着公司的液氧/煤油剩余液位传感器一飞冲天,实现了传感器从产品研发到产品配套定性的华丽转身,为后续02批组批正式配套拉开了序幕。

 

砥砺十载,产品成功实现型号应用

在各级领导的支持和关注下,长征六号02批研制正式启动配套公司配套的剩余液位传感器和变换器。在研制配套的生产过程中,长六型号总指挥丁秀峰多次听取公司自研传感器的研制生产情况并从自身经验出发提供宝贵的经验意见,为自研传感器运用于型号提供坚实保障。805所三室副主任张永杰、主任设计师李安顺、程程等和科瑞所设计师、工艺人员一起推敲试验和测试方案,确认生产过程中每个细节。

2021115日,公司自主研制生产的液氧/煤油剩余液位传感器在长征六号遥八运载火箭中圆满完成发射任务。

此刻,在太原卫星发射中心的公司长征六号型号总装执行经理徐耀钟感慨道:“从决定自主研制到现在成功应用,这背后是公司新一代航天人的坚守与付出,听到成功的消息后,感觉付出的一切都非常值得。”

针对新一代运载火箭液位传感器种类繁多、测量原理不一致等技术特点,徐耀钟、陈威带领团队和805所设计师一起一次次地对产品进行梳理分类,寻找不同产品中的共同点,逐步形成一个或多个模块,再结合型号任务需求构建了模块化、产品化的特性,由此,不仅仅满足了产品精度高、性能稳定、结构简单的需求,还降低产品的研制生产成本,大大提高了研制效率。

在发射前期,设计师王玉玲来到了试验任务一线,参与产品在发射基地的测试与技术保障工作。她说道:“这次是产品第一次正式配套型号应用,公司设计师希望能够参与到整个研制、生产、总装、发射过程中,真正地了解产品的使用工况,以便后续设计优化。”

传感器就是团队的孩子。从20193月正式配套开始,项目团队就一直跟着它们。每次关键指标的调试、重要工序的装配、总装环节的性能测试,设计师们都一直陪伴在左右。由此一来,团队形成了“研制-生产-总装-发射”全周期运作模式,拿到了产品应用中的第一手数据,为“高质量保证成功”搭建了一把“保护伞”,为型号任务的顺利开展保驾护航。

此刻,团队成员正在解读“黑匣子”的飞行试验数据,一张神秘的面纱正被缓缓揭下,他们的内心既忐忑又兴奋,希望从中找到产品提升的新契机,突破一个个专业“堡垒”,在技术改进的道路上不断前行,为后续科研生产提供有力的数据。

 

新时代下,国家要发展,民族要复兴,这一切都离不开一代代航天人的共同努力,他们正弘扬航天“三大精神”,发扬榜样的力量,讲述着奋斗者的故事。

返回列表