航天811所研制电源分系统让北斗卫星飞得更久

文章来源:中国航天报 发布时间:2015-08-14

前不久,长征三号乙/远征一号运载火箭成功将两颗新一代北斗导航卫星送入轨道。新一代导航卫星要求在轨运行10年,为了满足卫星长寿命要求,中国航天科技集团公司八院811所的研制人员殚精竭虑,用5年的时间研制出新型电源系统,让北斗卫星能够在太空飞得更久。

卧薪尝胆 奋起直追

自2010年圆满完成北斗导航一期5颗卫星电源分系统的研制任务后,811所就启动了新一代北斗导航电源分系统的预先研究工作。当时,研制队伍认为,拿下新一代北斗导航任务是水到渠成的事。

然而,激烈的任务竞争局面给了他们当头一棒。在上级单位组织的北斗导航重大专项关键技术攻关任务竞争中,该所电源分系统的核心产品电源控制器(以下简称PCU)仅排名第三。

竞争如此严峻,该所领导亲自部署攻关工作,组建了PCU专项攻关团队,自筹数百万元研制经费,启动了产品研发。

一场卧薪尝胆的技术攻关在该所拉开了大幕。该所将“新一代高轨道PCU控制技术”列为年度重大攻关课题第一项,并设立了总额20万元的攻关组专项奖励。PCU技术攻关组和锂电池攻关组开始了“魔鬼”般的产品技术开发、试制、验证、迭代开发、再验证工作。

2011年10月,该所PCU攻关组在零基础的情况下,顺利完成了3台产品的开发和测试,各项技术指标均能够满足要求。至此,该所第一台真正意义上的中高轨PCU产品诞生了。

同年11月,作为电源分系统抓总单位,该所顺利组织完成了4家PCU竞争单位的产品预验收及现场测试工作。该所的PCU电性产品在各项产品测试及后续的上星测试中表现良好,与竞争单位的技术水平基本相当。同时,锂电池产品的性能指标完全达到或超越其他竞争单位产品。

2012年5月,北斗卫星导航工程办公室领导调研时,对该所的产品给予充分肯定。

乘胜追击 铸造精品

在完成电性产品交付整星测试后,811所PCU和锂电池攻关组继续马不停蹄地开展鉴定产品的研制工作,并组织协调各个参研单位的技术状态工作。

为满足北斗卫星长期在轨要求,该所PCU研制团队采取了大量的冗余设计,将充放电效率大幅提升,不仅提升了功率利用率,更降低了整机的热耗。

根据鉴定产品测试结果,该所的PCU产品在技术指标全部满足要求的同时,装机元器件的国产化率达99%,为所有单位最高,在充放电效率、负载瞬态特性和重量等方面具有优势。同时该PCU还具有自我诊断、治疗的能力,在部分模块出现故障的情况下,可通过指令切换实现故障隔离,继续进行正常电源管理,是名副其实的高效自主PCU产品。

新一代北斗导航卫星首次在中高轨卫星上使用锂离子蓄电池。该所新一代北斗导航锂电团队通过长期的不懈努力,完成了多项技术攻关,有效保障了北斗导航卫星的长寿命、高可靠特性。

为满足长寿命要求,新一代北斗导航卫星的“翅膀”采用了国内最先进的高效三结砷化镓太阳电池,大大增强了太阳电池抗辐照能力。

焊接是个难度活,要将一块太阳电池板中上百根的导线完全焊接牢固已十分困难。在正负超过200度的恶劣太空温度下,为防止太阳电池阵“开路”,该所设计师们通过结构形式研究,克服多个难点,形成了稳定可靠的电阻焊接工艺。

在飞行试验星计划时间紧张的形势下,新一代北斗导航卫星研制团队启动试验星全面推进模式。研制团队仅用4个月就顺利完成了飞行试验星从正样产品状态确认到最终交付验收,成为按时交付整星的第一个分系统。

该所电源分系统的各项技术指标完全满足总体要求,产品可靠性、质量情况、技术参数稳定性均领先其他单位。

5年里,研制出一台能够完全适应高轨卫星要求的PCU产品,他们做到了;交付两套满足要求的电源分系统产品,他们做到了;乘胜追击、后来居上,他们同样做到了。

如今,北斗导航工程的后续任务已等着该所的技术人员去完成。他们将以更加饱满的热情和澎湃的激情,为北斗导航系统的组网成功而不懈努力。(雷虎 潘佳音)