“天宮一號”的成功發射,與運載火箭的運轉正常密不可分。據悉,在火箭的身上裝有8個壓力傳感器,專門記錄火箭在飛行過程中壓力變化,而這些傳感器的生產單位是南京的一家民營企業——高華科技有限公司。
功能:壓力傳感器為火箭飛行提供修正建議
據高華科技總經理李維平介紹,本次“天宮一號”的裝載火箭上配置了8個壓力傳感器,分別安裝在捆綁式助推器和整流罩上。在火箭發射到進入軌道的500多秒里,隨著整流罩的脫落,壓力傳感器的工作時間只有400秒左右,但是發揮的作用可不小?;鸺陲w行過程中受到的各種壓力由傳感器實時地記錄下來,再由控制系統傳送到地面遙感中心,地面的模擬軟件會根據飛行高度以及其他參數,算出現在的壓力理論值有多少,再和傳感器傳回來的數據進行比對,以此來了解火箭的飛行狀態如何。傳感器的數據是實時采集的,遙感中心每隔一段時間來觀測一次?!斑@個數據對于下一次設計火箭飛行非常重要,比如火箭進入平流層以后,傳回的壓力數據與理論數據相差比較大,那可能就是火箭箭體在飛行過程中出現了問題,受到的氣壓發生改變,下一次飛行時就要進行修正?!崩罹S平說。
研制:技術人員用半年時間精雕細琢
壓力傳感器就是將芯片內置在不銹鋼外包裝里,再通過焊接電路板進行封裝。它的使用范圍很廣,汽車、醫療機械中很多地方都會用到,但是火箭上使用的壓力傳感器要求最高?!笆紫龋w積必須要小,重量也越輕越好。其次,可靠性一定要過關。在驗收的過程中,要經過各種環境的考驗,保證火箭起飛高速運行后也能夠正常工作?!崩罹S平從公司的陳列室拿出一個樣品給記者看,這個傳感器直徑26毫米,高度也只有十幾厘米,重幾十克,看上去和一個普通的大螺帽沒有什么區別,可是它能在零下20攝氏度到零上60攝氏度以及各種強磁場、真空環境中運行。
“這樣一個小東西,我們花了半年多來制造。”工作人員說,壓力傳感器的原理就是外部壓力作用于硅芯片,通過集成電路將力信號改變成電信號輸出?!罢f起來簡單,但是這里面的工序不下數百道,所有的焊接、封裝都要在顯微鏡下完成。”工作人員說,當時處理導線的外皮時,一般都用剝線鉗將外皮刮掉,但這樣容易損傷里面的銅質金屬層,后來研發人員想辦法用熱剝鉗燙掉外皮,這才得到滿意的導線。在制造過程中,像這樣精細操作的例子不勝枚舉。
目標:做國際一流的傳感器企業
李維平說,競爭為天宮一號提供壓力傳感器的共有三家單位,其他兩家都是軍工生產企業,在最后的角逐中,高華的產品脫穎而出,成功中標?!拔覀兊漠a品體積是其他兩家的一半,可靠性也更強。因此最后選擇了我們?!崩罹S平說,全國生產壓力傳感器的企業有上千家,但是能做到航天產品的水平,還沒有幾家。這一切,都得益于團隊的研發能力。高華公司由南京大學、南京理工大學的幾位碩士在研究所里創立?!爱敃r第一次接觸到了傳感器技術,覺得其中大有潛力,我們幾個人就組建了這個企業?!崩罹S平說,目前公司與國內的北大、南大、東大以及知名科研院所都建立了合作關系,擁有南京市MEMS(微機電系統)傳感工程研究中心,是國內少有的掌握全部關鍵工藝技術的廠家。
目前,公司年產值5000萬元,每年生產傳感器達到20萬支左右,但是李維平不滿足?!皣H一流的傳感器企業的年產量都在百萬支以上,我們接下來就要做大規模?!绷硗?,高華還在謀求打造完整的產業鏈,以打破國內企業主要做封裝、芯片大多由國外進口的“怪圈”。“南京英特神斯公司正在研發具有自主知識產權的傳感器芯片,我們正在與其進行合作,一旦成功,生產出的傳感器就將完全國產化?!?/p>