1月20日0時25分,西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。
我國用長征三號乙運載火箭,成功將天通一號03星發(fā)射升空。衛(wèi)星順利進入預定軌道,任務獲得圓滿成功,中國航天發(fā)射迎來2021年開門紅。
“天通一號03星使用了我們制造的4只二浮陀螺儀和194只微波開關。二浮陀螺儀是衛(wèi)星的‘眼睛’,可以讓衛(wèi)星保持穩(wěn)定可控的飛行姿態(tài);微波開關主要控制衛(wèi)星微波信號通道轉(zhuǎn)換。公司為此提前兩年進行準備,專門建設了微波開關加工生產(chǎn)線。”3月4日,航天九院陜西航天時代導航設備有限公司(以下簡稱時代導航)主管該型號的副總工程師白俊麗說。
天通一號03星的成功發(fā)射,標志著我國首個衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)建設取得重要進展。其在軌交付后,將與天通一號01星、02星組網(wǎng)運行,為我國及周邊、中東、非洲等相關地區(qū),以及太平洋、印度洋大部分海域用戶,提供全天候、全天時、穩(wěn)定可靠的話音、短消息和數(shù)據(jù)等移動通信服務。
劍指太空,問鼎九天。除了天通一號03星,位于寶雞的時代導航發(fā)揮其精密、超精密加工與裝配優(yōu)勢,與中國空間技術研究院西安分院合作,還為嫦娥五號、天問一號、北斗三號等提供了陀螺儀、微波開關等產(chǎn)品,貢獻了陜西科技力量。
在微波開關領域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)替代
“微波開關是航天器有效載荷中的核心產(chǎn)品,主要功能是通過脈沖指令信號驅(qū)動,實現(xiàn)射頻微波通道的切換,從而實現(xiàn)射頻信號及指令信息的切換傳輸。沒有它,宇宙的信號就無法傳回地球。”白俊麗說。
天通一號03星使用了中國空間技術研究院西安分院設計、時代導航制造的192只小功率開關和2只大功率開關,在微波開關領域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)替代。由于結構小、零件數(shù)量多、射頻部件精細度高,這批開關裝調(diào)時必須在“百級間”中使用40至60倍放大鏡調(diào)整檢查,并使用200倍超景深顯微鏡進行射頻內(nèi)部多媒體采集。
“所謂‘百級間’,就是1立方米空間中直徑3—5微米的塵埃數(shù)不能大于100個,因為哪怕是有一點多余物帶上天,在真空環(huán)境下產(chǎn)生微放電,對衛(wèi)星性能都會產(chǎn)生損傷。”時代導航宇航事業(yè)部主任工藝師葛重才說,“微波開關的另外一個加工難點在于不能開展流水線作業(yè),關鍵環(huán)節(jié)必須靠操作者的精湛技藝手動完成。”
長時間在顯微鏡下修配射頻腔內(nèi)平面度,對操作者的眼睛、體力要求很高,甚至會對眼睛造成一定程度損傷,但是不仔細檢查,有可能導致產(chǎn)品出現(xiàn)導通不良或者放電情況,最終造成開關失效。
為確保產(chǎn)品質(zhì)量,技術人員堅持在顯微鏡下對產(chǎn)品進行調(diào)整檢查,每天不少于6小時。正是憑借著近乎苛刻的自我要求和精益求精的質(zhì)量追求,時代導航宇航事業(yè)部圓滿完成了天通一號03星的微波開關產(chǎn)品裝配任務。
“衛(wèi)星上的其他載荷都有備份,就是開關沒有備份。為確保開關的安全可靠,提高整星載荷系統(tǒng)的壽命,我們年輕人吃點苦沒什么。”“90后”、時代導航宇航事業(yè)部開關裝配組組長張創(chuàng)說。
微波開關裝配完成后,還要進行全流程的產(chǎn)品性能驗證和篩查,才能交付使用。“去年我們幾乎全年無休,不間斷開展測試是常態(tài),大家在真空罐旁邊一站就是4個小時,雙腿僵硬麻木依然堅守崗位。”時代導航宇航事業(yè)部試驗組組長趙紅偉說。
“一只開關有兩個數(shù)據(jù)包,一個數(shù)據(jù)包有90多頁,僅天通一號03星項目我們就整理了近4萬頁的數(shù)據(jù)資料,包括備用產(chǎn)品在內(nèi),保質(zhì)保量完成了200余只開關的測試、試驗及數(shù)據(jù)判讀任務。”趙紅偉說。
攀精密集成技術高峰
除了微波開關,天通一號03星還使用了時代導航制造的4只二浮陀螺儀。“我們自主研發(fā)、具有獨立知識產(chǎn)權的二浮陀螺儀,主要用于航天器控制系統(tǒng),作為姿態(tài)角敏感器,為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的控制信號。”時代導航精密加工事業(yè)部專業(yè)主任工藝師陳發(fā)勝說。
二浮陀螺儀是一種將高速旋轉(zhuǎn)的半球陀螺電機的浮子懸浮在高密度液體中的裝置,就像衛(wèi)星的眼睛一樣, 控制衛(wèi)星的方位和空中姿態(tài)。“我們要做的就是按照要求,把陀螺儀的零件加工好,供裝配使用。”陳發(fā)勝說。
聽著像來料加工一樣簡單,但陳發(fā)勝的工作屬于精密與超精密加工,加工精度都是微米級或者亞微米級的,需要用特制工具手工完成。
以陀螺儀中一個零件的弧面為例,其圓弧半徑的尺寸誤差要求是不超過0.01毫米,陳發(fā)勝和他的同事用手工打造,每個零件要經(jīng)過粗加工、半精密加工、精密加工3次打磨,剛開始要2—3天才能加工一套產(chǎn)品。經(jīng)過大量的試驗,持續(xù)優(yōu)化工藝參數(shù),現(xiàn)在他們只需8小時就能將產(chǎn)品加工出來。
“我們生產(chǎn)的二浮陀螺儀具有高可靠性、長壽命、高精度、較強的環(huán)境適應性等特點,此前在北斗三號系列衛(wèi)星上也有應用。”陳發(fā)勝說。目前,時代導航的精密加工和裝配技術能力處于國內(nèi)領先、國際一流地位,已經(jīng)成為企業(yè)的核心競爭力。
“我們依托宋子深國家級技能大師工作室、劉湘賓勞模創(chuàng)新示范工作室,在精密、超精密加工領域反復鉆研,全面開展技術攻關、技術革新和技能培訓。”陳發(fā)勝說。以宋子深國家級技能大師工作室為例,目前已取得發(fā)明專利2項、實用新型專利5項,組織編寫操作規(guī)范22份、工藝規(guī)范18份。
為我國航天事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展“裝臺”
作為我國航天慣性器件重點生產(chǎn)制造企業(yè),除了天通一號03星,時代導航還承擔了載人航天、探月工程、北斗導航等國家重點工程的相關任務,在去年的嫦娥五號、天問一號、北斗三號等航天工程中,都有時代導航相關產(chǎn)品的貢獻。
2020年6月23日9時43分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭,成功發(fā)射北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星。此次任務中,時代導航研制的3種微波開關和SADA(太陽帆板驅(qū)動機構)等,配套于本次發(fā)射的北斗三號全球組網(wǎng)衛(wèi)星。
2020年7月23日12時41分,長征五號運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場執(zhí)行火星探測任務,將我國火星探測器天問一號發(fā)射升空,送入預定軌道。此次任務中,時代導航生產(chǎn)的9臺Ku頻段同軸小功率C開關配套于本次發(fā)射的“繞、落”任務。
2020年11月24日4時30分,長征五號遙五運載火箭在中國文昌航天發(fā)射場點火升空,成功將嫦娥五號探測器送入預定軌道。時代導航生產(chǎn)的2只微波開關參與到嫦娥五號探測器的配套環(huán)節(jié),用于測距測速敏感器,可以控制飛行器與月球表面的距離,實現(xiàn)嫦娥五號月球著陸器在月球表面軟著陸,是月球著陸器中的重要設備。
截至目前,時代導航生產(chǎn)的微波開關共20余種規(guī)格700余只產(chǎn)品在衛(wèi)星導航、深空探測、載人航天、通信等50余顆衛(wèi)星及航天器中得到了批量在軌應用,產(chǎn)品在軌穩(wěn)定可靠,表現(xiàn)優(yōu)異。
“今年是‘航天大年’,我國將實施多次航天發(fā)射任務,我們也承擔了相關產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)任務。我們將發(fā)揚航天精神,勇攀科技高峰,服務國家發(fā)展大局,為我國航天事業(yè)創(chuàng)新發(fā)展‘裝臺’,作出陜西制造企業(yè)應有的貢獻。”時代導航總經(jīng)理王世鋒說。
編輯: 陳戍
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