航天科技一院研发中心运载器无线传输系统技术研发侧记

文章来源:中国航天报 发布时间:2018-06-27

无线充电、无线通信等无线技术在民用领域应用非常广。不过生活中使用的无线技术,只是让手机、电动牙刷等摆脱了一根线的束缚,而中国航天科技集团有限公司一院研发中心正在研究的“运载器无线传输系统技术”,却能让火箭摆脱上百根重达数百公斤的电缆。

据技术人员预估,在不久的将来,中国火箭可应用信息与电能的无线传输,实现火箭内部“零电缆”。

火箭内部有个“电缆网”

运载火箭发射升空时要携带各种设备,控制系统、遥测系统等各系统的设备加起来有几十台。每台设备都需要通过电缆连接蓄电池为它供电,设备之间也要通过电缆连接进行数据交互。

据研发中心项目负责人刘飞介绍,在现役火箭中,电缆的数量有上百根、重达数百公斤,它们组成了庞大的电缆网。

“这些电缆的接口就有上百种,从研制到安装都很复杂,再加上飞行过程中受振动环境的影响,容易发生损伤、短路等,导致产品质量问题的产生,甚至造成发射失利。在对火箭质量问题的统计中,由电缆引发的质量问题数量一直居高不下。”刘飞说道。

在火箭里建无线“高速公路”

由于无线传输技术的不断发展,减少火箭内部的电缆,甚至实现火箭“零电缆”如今已经不是难以实现的梦想。

“我们研究的‘运载器无线传输系统技术’就是让火箭实现‘无缆化’。”刘飞说。

简单地说,基于电磁感应原理,在箭上的蓄电池以及每台设备上安装一套收发装置,在设备与蓄电池、设备与设备之间建立起一条无形的“高速公路”,信息与电能就可以在这条高速路上同时传输了。

据刘飞介绍,无线供电在手机、电动牙刷等民用领域已经有应用,但箭上的使用条件更复杂,一块蓄电池通过电磁感应要给所有设备供电,而且每台设备都有不同的工作模式。

无线通信,比如蓝牙、WiFi等,人们并不陌生。但应用在火箭上,无线供电就变成了一项复杂的系统工程。火箭用的无线通信技术抗干扰能力强,并且只在设定的区域有信号,可靠性和安全性更高。

这样一项复杂的技术,目前已经被研发中心的技术人员攻破。“我们最关键的技术是‘电能和信息一体化传输技术’,无线供电、无线信息传输可同时进行。这项技术在国内外还没有应用。目前我们已经完成地面演示验证试验。”刘飞信心满满地说。

让火箭“轻装上阵”

无限传输之于火箭意义重大。摆脱电缆的束缚,火箭的自重至少减少上百公斤,这意味着火箭可以增加上百公斤的有效载荷,相当于一颗小卫星的重量。

此外,从有线变无线,火箭的电气系统可以实现真正的模块化组装,提高火箭的研制发射效率,也降低了研制成本。

据刘飞介绍,目前,在轨航天器、机器人等涉及复杂电气系统的行业领域都在积极开展“无缆化”相关研究,但都处于起步阶段。“一院研发中心是国内较早提出这一概念的,预计今明两年就具备开展搭载试验的条件,随着这项技术的成熟,还有望向其他领域拓展。”(研宣)