大西北網(wǎng)11月4日訊，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)而充滿艱險(xiǎn)的返回征程，中國(guó)探月工程三期再入返回飛行試驗(yàn)器的返回器于11月1日成功在著陸區(qū)預(yù)定區(qū)域降落，這標(biāo)志著中國(guó)探月工程首次實(shí)施的再入返回飛行試驗(yàn)取得圓滿成功，而嫦娥“五妹”試驗(yàn)器的“護(hù)身符”——返回艙單向泄壓閥、可靠星用電源模塊，以及照亮返回器“回家”之路的服務(wù)艙照明等關(guān)鍵設(shè)備均出自中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院510所。
嫦娥五妹試驗(yàn)器“護(hù)身符”蘭州造
據(jù)了解，嫦娥五號(hào)試驗(yàn)器主要由服務(wù)艙和返回艙組成，返回艙是新研產(chǎn)品，肩負(fù)著試驗(yàn)再入返回的關(guān)鍵任務(wù)。由于再入段熱防護(hù)需求和返回器結(jié)構(gòu)質(zhì)量的限制，返回器很難按照密封條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，須在返回器中設(shè)置單向泄壓閥，一是保證在發(fā)射段返回艙內(nèi)外壓差在合理范圍內(nèi)，二是確保在再入返回段返回艙能密封防熱。
嫦娥五號(hào)試驗(yàn)器返回艙單向泄壓閥，是我國(guó)首次運(yùn)用單氣道情況下純彈性元件自主動(dòng)態(tài)控制的泄壓機(jī)構(gòu)作為艙體壓力控制裝置進(jìn)行飛行試驗(yàn)，為我國(guó)航天器艙體壓控的研制積累了大量單向性泄壓性能試驗(yàn)的原始數(shù)據(jù)和多種不同方向論證的寶貴設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。
由于返回艙單向泄壓閥在整個(gè)飛行任務(wù)中全程動(dòng)態(tài)工作，研制難點(diǎn)多。比如，在發(fā)射段不同的飛行時(shí)間點(diǎn)要能夠精確控制返回艙壓差在規(guī)定的數(shù)值內(nèi)；在再入返回段，要能夠有效密封，防止返回大氣層時(shí)的串火現(xiàn)象傷害艙內(nèi)儀器。研制團(tuán)隊(duì)針對(duì)難點(diǎn)，通過(guò)艱苦攻關(guān)一一攻克了閥門(mén)開(kāi)口與泄壓能力、彈性元件設(shè)計(jì)與泄壓能力、流導(dǎo)氣道與泄壓能力、防強(qiáng)振動(dòng)式緊密密封技術(shù)等綜合交叉技術(shù)難點(diǎn)，為單向泄壓閥任務(wù)的成功研制掃清了障礙，并高質(zhì)量完成任務(wù)。精心打造高可靠的星用電源模塊
在嫦娥五號(hào)試驗(yàn)星中，510所二次電源事業(yè)部具體承擔(dān)衛(wèi)星服務(wù)平臺(tái)供配電總體電路分系統(tǒng)、供配電分系統(tǒng)和數(shù)傳分系統(tǒng)DC-DC模塊的研制工作，涉及5種規(guī)格16塊DC-DC模塊。本次研制的DC-DC模塊是在繼承嫦娥一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，針對(duì)嫦娥五號(hào)試驗(yàn)星的任務(wù)特點(diǎn)做出了相應(yīng)的調(diào)整，并直接投產(chǎn)正樣產(chǎn)品。
據(jù)介紹，供配電分系統(tǒng)所用的D型DC-DC模塊電源是星上關(guān)鍵單機(jī)。研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)攻關(guān)，通過(guò)采用磁隔離反饋控制方式和Droop法均流變換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主備份電源模塊熱備份均流輸出，減小了單模塊的供電應(yīng)力，大大提高了冗余供電模塊的可靠性。
為供配電總體電路配套的E型DC-DC模塊，是另一個(gè)重要的關(guān)鍵單機(jī)。其工作模式要求電源模塊具備出色的瞬態(tài)響應(yīng)能力，研制人員通過(guò)采用電流型雙環(huán)控制方式，大幅提升了環(huán)路穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)要求。
照亮嫦娥五號(hào)“回家”之路
嫦娥五號(hào)飛行試驗(yàn)器再入返回過(guò)程中，服務(wù)器與返回艙需要脫離，該過(guò)程在地球陰影區(qū)進(jìn)行，此時(shí)攝像機(jī)由于沒(méi)有環(huán)境光，地面無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)分離進(jìn)程，必須在地球陰影區(qū)為攝像機(jī)配置拍攝分離過(guò)程的照明設(shè)備。
服務(wù)艙照明設(shè)備設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要集中在照明設(shè)備的深空環(huán)境適應(yīng)性上。為了降低深空空間特殊環(huán)境(包括大范圍溫度變化、紫外輻照、總劑量輻照等)對(duì)產(chǎn)品可靠性及壽命的影響，510所載人機(jī)電室照明及驅(qū)動(dòng)研制團(tuán)隊(duì)先后突破了深空探測(cè)用二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、艙外照明燈在軌熱控設(shè)計(jì)、敏感器件抗力學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)等技術(shù)難點(diǎn)。其中金屬材質(zhì)CPC光學(xué)系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用于空間飛行任務(wù)，開(kāi)創(chuàng)了該領(lǐng)域的先河，其冷處理工藝方法已申報(bào)國(guó)防專利。
嫦娥五號(hào)飛行試驗(yàn)器服務(wù)艙照明設(shè)備的研制是我國(guó)深空探測(cè)飛行試驗(yàn)首次采用大功率固態(tài)照明系統(tǒng)作為光源支持，首次采用金屬CPC光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行飛行試驗(yàn)，為今后軌長(zhǎng)壽命、高可靠的固態(tài)照明設(shè)備的研制積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也將510所的照明設(shè)備研制水平提高到新的層次。
讓嫦娥五號(hào)返回器喊得響、聽(tīng)得見(jiàn)
重力開(kāi)關(guān)是嫦娥五號(hào)試驗(yàn)星返回艙測(cè)控與通信子系統(tǒng)單機(jī)產(chǎn)品，該產(chǎn)品承擔(dān)兩大主要功能，一是在返回器返回過(guò)程中發(fā)射回收信標(biāo)信號(hào)；二是在返回器落地后，發(fā)射回收信標(biāo)信號(hào)和國(guó)際救援信號(hào)，用于返回后的快速搜救。
重力開(kāi)關(guān)在探月任務(wù)中屬于首次應(yīng)用，其切換策略和敏感軸方向設(shè)計(jì)的正確性，是關(guān)系整個(gè)產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)與否的關(guān)鍵，這些需要在地面研制過(guò)程中進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。510所空間微重力測(cè)量技術(shù)研究室承擔(dān)此項(xiàng)目后，先后完成了工程樣機(jī)、初樣電性件、初樣鑒定件以及正樣產(chǎn)品的研制，2013年底正樣件順利交付。
通過(guò)設(shè)計(jì)、模擬試驗(yàn)以及空投試驗(yàn)的驗(yàn)證，充分證明了重力開(kāi)關(guān)的切換邏輯和敏感軸設(shè)計(jì)的正確性，保證了產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，為返回后搜救任務(wù)提供了強(qiáng)有力支撐。
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