航天计量工作成果展示

文章来源:中国航天报 发布时间:2013-05-17
  航天计量是国防计量的重要组成部分。我国航天计量的发展,是伴随着我国航天事业发展而成长壮大的,走的是一条自力更生、自主创新的道路。

  半个世纪以来,航天计量不断创新,从无到有、从小到大、从分散到统一,始终贯穿于航天产品的设计、试验、生产、交付和使用的全过程和全寿命周期,为航天装备的建设与发展,为航天事业取得“东方红一号”、“载人航天”和“月球探测”三大里程碑的辉煌成就作出了不可磨灭的贡献。

  航天计量在创业之初就以型号工程计量保障为己任。在航天事业发展初期,航天计量适时建立了所需的各类计量标准,及时解决了当时的计量测试问题。近十年来,伴随我国航天事业的飞速发展,航天计量取得了重大进展。在载人航天、月球探测等重大工程实践中,在导弹、火箭、卫星、飞船的研制、发射、运行、返回的每个环节,航天计量都发挥了重要作用。航天计量在为型号工程提供计量保障的过程中,制定了重点型号工程计量校准手册和文件,开展了大量的型号工程量值传递和现场校准工作,突破了众多型号工程关键计量测试技术,研制了关键专用测试设备,为运载火箭、卫星、飞船的技术进步解决了许多关键测量问题。
 

  北斗导航基础产品项目测评

  随着我国北斗卫星导航系统完成区域组网并试运行,北斗卫星导航系统在我国国防安全、科学研究、道路运输、农牧渔林等方面已经得到广泛应用,北斗导航相关的产业作为新兴经济被纳入“十二五”规划,在我国未来经济发展中占有重要地位。

  514所开展的中国北斗导航基础产品测评项目就是针对我国北斗基础产品的性能、功能等技术指标开展测试评估。该项目利用科学合理的技术方法和先进的测试设备对北斗基础产品进行全面的测试,客观地展现了北斗应用市场的发展现状,为及时解决北斗产业存在的质量问题和规范北斗导航产品的市场,提供了宝贵资料,促进了我国北斗产业的健康发展。

  中国北斗导航基础产品测评项目是中国航天的先进技术与民用市场需求的完美结合,其总体技术处于国际先进、国内领先水平。测评系统在我国北斗导航产业领域内得到一致认可,并为我国几十家北斗基础产品,包括北斗导航接收机基带芯片、射频芯片和高精度OEM板等的研制生产单位提供了测试评估服务,产值达数百万元,并在我国北斗产品市场中起到了监督示范作用,促进了北斗产业的健康发展,社会价值不可估量。

  随着我国北斗产业的不断发展壮大,该项目的先进系统设备、研究方法等在北斗导航产品市场的应用会越来越广泛,可为全国北斗产品的质量提供技术监督,并将为我国北斗管理部门制定政策规范、行业标准等方面提供依据支撑。
 


  交会对接大型地面设备校准系统

  空间交会对接技术是载人航天二期工程中的关键技术。由于空间对接机构具有结构复杂、功能多样、组成部件多等特点,涉及多种测量设备。如何提高对接机构研制过程中所用的测量设备的量值溯源有效性,是一项重要课题。

  八院开展了专项调研,梳理、统计、分析溯源中存在的问题,并提出解决问题的初步设想,最终形成了调研报告。

  根据调研情况,该院开展了一系列校准技术研究:针对整机试验重要设备“空间对接机构综合试验系统”目前对多维力/力矩测量无法进行完整溯源的情况,808所和805所联合开展了针对大型试验台多维力/扭矩测量系统在线校准技术的研究,对在线校准的关键技术进行了联合攻关;针对对接机构对接锁驱动组合效率测试设备等一些部组件专用测试设备溯源中存在的问题,八院自筹资金由149厂开展了对接机构效率测试设备在线校准技术研究,实现对对接锁驱动组合效率测试的在线校准。通过厂所联动,加强了联合攻关、互相协作,更好地推进了空间对接机构研制过程中的计量保障工作。该项研究成果还可以推广运用到对接机构主驱动组合效率测试设备等设备的校准装置研制中。

  对接机构系统整体量传工作的开展,保证了对接机构产品的性能和质量,为实现神舟八号及神舟九号飞船与天宫一号对接的圆满成功提供了有力的保障,使我国成为第三个掌握空间交会对接技术的国家,大大提升了中国航天在国际舞台上的地位,且该技术也将用于后续探月三期工程中。
 


  舱门快速检漏仪

  舱门快速检漏仪是执行交会对接任务的运输飞船和目标飞行器结构与机构分系统中的重要组成部分,舱门检漏仪主要用于发射前航天员进舱后、飞船在轨飞行完成交会对接后,以及航天员返回舱内关闭舱门后,对飞船舱门或者对接面的气密性进行检测,以判断舱门或者对接面是否密闭合格。

  由于舱门快速检漏仪的重要性以及工作环境的特殊性,国防科技工业真空一级计量站经过多年研究,解决了舱门快速检漏仪校准问题,并建立了舱门检漏仪校准装置。

  该装置在国际上首次将校准下限延伸,优于目前国际上最好水平;开展了校准实验研究,对舱门检漏仪进行了校准,其校准方法明确,校准过程规范,并为其它校准技术所借鉴。通过将校准结果与同类标准进行比对,验证了测量结果的准确性。

  目前,神舟飞船舱门快速检漏仪已经在神舟飞船的飞行及交会对接中得到广泛的应用,舱门检漏仪精确标定技术,不仅用于神舟飞船舱门检漏仪标定、卫星的总装检漏、运载火箭燃料箱体、发动机的定位检漏等单点吸枪总漏率检测,还用于继电器气密性测试及长征运载火箭的部件、组件、系统整体的气密性实验等检漏。
 


  冗余惯组方位一致性测量装置

  为了进一步提高运载火箭的有效载荷,一院102所研制了国内首台冗余惯组方位一致性测量装置,为长征三号乙火箭成功将卫星送入预定轨道提供了技术保障。为了进一步提高火箭的可靠性与经济性,新研制的长三乙火箭的导航装置采用“冗余双捷联惯组”系统,这对发射前冗余配置的捷联惯组的方位一致性要求异常严格。而原来“平台+惯组”导航系统中使用的机械限位方式不仅精度差、可靠性低,还要加装专用基座,如此造成体积庞大、操作繁琐,很难适应苛刻的测量要求,严重影响了有效载荷的提升。

  基于此,一院102所充分挖掘在光电精密测角领域的技术优势,组织科研小组进行课题攻关,首次提出了用并联光电测角仪组成同步测量装置的设计方案。该方案使用电荷耦合器件CCD为核心传感器,配合消像差远心镜头,采用自适应采样、滑动滤波等方法,克服了元件非线性、环境杂散光、被测件扰动等不利影响,为火箭增加了十几公斤的有效载荷。该方案原理新颖、可靠性高、精度优良,得到了型号系统的广泛认可。

  长三乙运载火箭双惯组方位一致性测量装置的成功研制,为后续多个、多种、多型传感器融合的复合/冗余导航系统初始姿态对准测量开辟了解决途径。目前,该项技术已经应用于长征五号火箭、上面级等多个型号冗余导航系统初始姿态的对准测量系统,具有广阔的应用前景。