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“高大上”組合:嫦娥三號上的加速度傳感器

時間:2013-12-20

來源:網絡轉載

導語:探月加速度傳感器組合件主要由石英撓性加速度傳感器、配套電路、結構本體三部件組成,其核心部件石英撓性加速度傳感器正是助力神舟系列飛船飛行任務十戰十捷的功勛產品。

不久前,嫦娥三號的成功登月,成為了我國航天事業發展新的里程碑。而中國航天科工三院研制的加速度傳感器組合,則為嫦娥三號的“奔月”助了一臂之力。這款加速度傳感器組合,幫助飛船實現了精確的變軌控制和平穩、準確的著陸控制,從而讓嫦娥三號hold住了飛行速度。我們都知道,在整個嫦娥三號的太空飛行任務中,速度控制都是關鍵因素,而精準測量各個階段速度變化(即加速度)正是加速度傳感器組合件的拿手好戲。

“高大上”組合:嫦娥三號上的加速度傳感器

加速度傳感器組合件由哪幾部分組成?

探月加速度傳感器組合件主要由石英撓性加速度傳感器、配套電路、結構本體三部件組成,其核心部件石英撓性加速度傳感器正是助力神舟系列飛船飛行任務十戰十捷的功勛產品。而且,相比神舟十號用三軸加速度傳感器組合,探月工程用加速度傳感器組合件測量精度提升了兩成,溫度工作范圍提高了一倍。

同神舟系列飛船的加速度傳感器相比,優勢在哪兒?

除了上述明顯的優勢外,與神舟系列用三軸加速度傳感器組合相比,此次組合有另外兩大優勢。

一是探月工程用加速度傳感器組合件采用新型六軸傘狀的冗余設計方案,即六只加速度傳感器像雨傘骨架一樣均勻排列在一個圓錐面上,這種結構設計的產品在國內尚未見到公開報道。據相關專家稱,常規的三軸正交設計方案,若其中一個軸發生故障時,整個單機則故障,因此其可靠性只有0.9908,而六軸設計的可靠度預計可達0.99998,遠高于三軸加速度傳感器組合,因而整星僅使用了1臺單機,即能滿足可靠性設計要求,在成本、體積、重量、功耗方面都具有極的大的優勢。

另一大優勢是該產品具有很好的故障檢測能力。該方案下,完成整星三個軸向的加速度測量共有20種組合選擇方案,若某一軸工作異常,則含有這個軸的所有組合解算結果也異常。對20種組合方案進行解算,根據解算結果對是否存在工作異常軸進行判斷,從而剔除工作異常的軸,保證工作正常的組合參與控制。這就好比將一支6人組成的樂隊任意抽出3人組成小樂隊進行演奏,通過判斷這20支小樂隊中哪幾支的發揮明顯出現問題來定位到其中濫竽充數的樂手,從而剔除出去,確保其他水平正常的樂手繼續擔當演奏任務。

在航天和民用中,加速度傳感器組合如何實現其功能?

據了解,在落月過程開始時,首先是使用加速度傳感器和陀螺儀組成慣導系統,使用慣性導航傳感器進行落月的高度和位置測量,加速度傳感器處于主要地位,同時配合微波測距等單機進行測量。當下降到一定高度時,其它單機進行接力,共同完成嫦娥的精準落月。可見,這款加速度傳感器組合是嫦娥落月的關鍵產品。

據悉,這款加速度傳感器組合在這次登月任務中,還承擔著標定7500N發動機的作用,這個新研制的發動機第一次上天使用,對其輸出的真實功率,需要國航天科工三院33所的產品進行標定和驗證。

“嫦娥”三號所用的33所加速度傳感器的技術實力目前在國內居于領先地位,以此技術為基礎,33所開發了性能優良的民用產品,其中,最具代表性的產品包括地質災害監測系統、無線隨鉆測量系統和磁性連續測斜儀等,地質災害監測系統曾成功應用于汶川地震救災和舟曲災后重建,無線隨鉆測量系統和磁性連續測斜儀則分別應用在油田的鉆井和測井過程。

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