“嫦娥三號”成功登陸月球進行探測。據悉,南京航空航天大學研發的超聲電機被應用到了探月車“月兔”上,這一技術也是首次在航天工程領域運用。此外,學校科研團隊還參與了“嫦娥三號”著陸器軟著陸結構的研發,是“嫦娥三號”完美登月的“幕后英雄”。
走進南航機密儀器驅動所,該校超聲電機科研團隊正播放著“嫦娥三號”的工作視頻,“玉兔”月球車上的五星紅旗格外鮮艷醒目。超聲電機研發團隊的趙淳生院士介紹說,一臺TRUM-30A超聲電機就安裝在五星紅旗的左下端,用于光譜儀的驅動與控制。
“超聲電機與傳統電機相比,具有響應快、精度高、噪聲小、無電磁干擾等優點,它作為一種新型的微電機,在精密儀器儀表、航空航天、智能機器人等領域有著廣泛的應用前景。”趙淳生介紹說,同傳統驅動電機相比,TRUM-30A超聲電機大大減輕了重量,只有46克卻能產生0.12牛米的扭矩,是同等傳統電機重量的十分之一。“探月工程減少運載器上的重量尤為重要,超聲電機的優勢就明顯了。”
趙淳生介紹,“嫦娥三號”的光譜儀張開和收回速度是很慢的,普通電機上千轉的轉速要經過多少級齒輪減速。“而超聲電機本身就可以以每分鐘100轉緩慢工作,只需要一級行星減速器,驅動簡單,對電流響應快,優勢非常明顯。”
據了解,這臺只有46克的超聲電機,花費了上百萬元的研發成本。在實驗室里,一臺碩大的機器陳列在記者眼前――真空高低溫空間模擬環境試驗設備。這是為了模擬月球表面的空氣密度,能將空氣密度降至十的負六次方數量級,用于驗證探月超聲電機在真空環境的工作情況。趙淳生說:“將氣壓降低一個數量級談何容易,實驗室還需要做超聲電機模擬低溫、絕熱等多組試驗,都需花去較多的成本。”
如今,TRUM-30A超聲電機已經驗證通過了零下120度至180度的工作環境,幾乎滿足月球上一切可能的復合環境。趙淳生說:“‘嫦娥三號’是超聲電機在航天工程的第一次成功嘗試,將來‘嫦娥五號’會用上更多超聲電機技術,不斷實現精密驅動。”
“嫦娥三號”成功實現軟著陸,新型著陸系統功不可沒。南京航空航天大學軟著陸系統課題組成員陳姮博士介紹說,在參與國家“嫦娥”探月工程重大專項中,南航軟著陸系統課題組解決了著陸器緩沖材料沖擊模擬問題、月壤力學性能模擬問題、月面著陸地形模擬問題,通過對著陸器著陸沖擊過程、極限工況、故障模式進行試驗預分析,有效指導了型號樣機的研制及優化。
據了解,南航飛行器起落裝置工程技術研究中心自2005年開始開展月球著陸器軟著陸機構設計研發工作。2008年起參與“嫦娥三號”探測器著陸緩沖分系統研制重大專項,在“嫦娥三號”著陸器研制的方案、初樣、正樣階段,分別承擔了著陸器著陸沖擊動力學、著陸沖擊極限工況與試驗預分析、著陸沖擊過程典型故障模式沖擊分析等課題。
南航不僅參與航空航天關鍵技術研發,還培養了眾多航空航天人才。僅在軟著陸系統領域,就先后培養了4名博士研究生,11名碩士研究生。而“嫦娥三號”的總設計師孫澤洲也是南航杰出校友代表。“‘嫦娥’衛星開辟了我國深空探測的絢麗篇章,未來的深空之路將充滿機遇與挑戰,同時也熱切地期盼著更多立志高遠、功底扎實的青年才俊在此奉獻青春。愿更多南航學子在祖國的高科技之巔建功立業。”孫澤洲說。