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南京航空航天大学超声电机应用“玉兔”探月车

www.jyb.cn 2013年12月18日  来源:中国教育新闻网—中国教育报

超声电机应用“玉兔”车 新技术实现平稳软着陆

南航助“嫦娥”完美登月

  本报南京12月17日讯(记者 沈大雷 通讯员 寇晓洁 黄鸣阳)12月14日晚,“嫦娥三号”成功登陆月球进行探测。记者今天从南京航空航天大学获悉,该校研发的超声电机被应用到了探月车“月兔”上,这一技术也是首次在航天工程领域运用。此外,学校科研团队还参与了“嫦娥三号”着陆器软着陆结构的研发,是“嫦娥三号”完美登月的“幕后英雄”。

  走进南航机密仪器驱动所,该校超声电机科研团队正播放着“嫦娥三号”的工作视频,“玉兔”月球车上的五星红旗格外鲜艳醒目。超声电机研发团队的赵淳生院士介绍说,一台TRUM-30A超声电机就安装在五星红旗的左下端,用于光谱仪的驱动与控制。

  “超声电机与传统电机相比,具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点,它作为一种新型的微电机,在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人等领域有着广泛的应用前景。”赵淳生介绍说,同传统驱动电机相比,TRUM-30A超声电机大大减轻了重量,只有46克却能产生0.12牛米的扭矩,是同等传统电机重量的十分之一。“探月工程减少运载器上的重量尤为重要,超声电机的优势就明显了。”

  赵淳生介绍,“嫦娥三号”的光谱仪张开和收回速度是很慢的,普通电机上千转的转速要经过多少级齿轮减速。“而超声电机本身就可以以每分钟100转缓慢工作,只需要一级行星减速器,驱动简单,对电流响应快,优势非常明显。”

  据了解,这台只有46克的超声电机,花费了上百万元的研发成本。在实验室里,一台硕大的机器陈列在记者眼前——真空高低温空间模拟环境试验设备。这是为了模拟月球表面的空气密度,能将空气密度降至十的负六次方数量级,用于验证探月超声电机在真空环境的工作情况。赵淳生说:“将气压降低一个数量级谈何容易,实验室还需要做超声电机模拟低温、绝热等多组试验,都需花去较多的成本。”

  如今,TRUM-30A超声电机已经验证通过了零下120度至180度的工作环境,几乎满足月球上一切可能的复合环境。赵淳生说:“‘嫦娥三号’是超声电机在航天工程的第一次成功尝试,将来‘嫦娥五号’会用上更多超声电机技术,不断实现精密驱动。”

  “嫦娥三号”成功实现软着陆,新型着陆系统功不可没。南京航空航天大学软着陆系统课题组成员陈姮博士介绍说,在参与国家“嫦娥”探月工程重大专项中,南航软着陆系统课题组解决了着陆器缓冲材料冲击模拟问题、月壤力学性能模拟问题、月面着陆地形模拟问题,通过对着陆器着陆冲击过程、极限工况、故障模式进行试验预分析,有效指导了型号样机的研制及优化。

  据了解,南航飞行器起落装置工程技术研究中心自2005年开始开展月球着陆器软着陆机构设计研发工作。2008年起参与“嫦娥三号”探测器着陆缓冲分系统研制重大专项,在“嫦娥三号”着陆器研制的方案、初样、正样阶段,分别承担了着陆器着陆冲击动力学、着陆冲击极限工况与试验预分析、着陆冲击过程典型故障模式冲击分析等课题。

  南航不仅参与航空航天关键技术研发,还培养了众多航空航天人才。仅在软着陆系统领域,就先后培养了4名博士研究生,11名硕士研究生。而“嫦娥三号”的总设计师孙泽洲也是南航杰出校友代表。“‘嫦娥’卫星开辟了我国深空探测的绚丽篇章,未来的深空之路将充满机遇与挑战,同时也热切地期盼着更多立志高远、功底扎实的青年才俊在此奉献青春。愿更多南航学子在祖国的高科技之巅建功立业。”孙泽洲说。

    《中国教育报》2013年12月18日第8版



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{ 编辑:周玲玲 }

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