“嫦五”探月，南航攜超聲電機等技術(shù)助力

11月24日4時30分，我國在文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器。南京航空航天大學的超聲電機等技術(shù)團隊助力“嫦五”飛天。

“發(fā)射的場景很壯觀，我們團隊在現(xiàn)場見證了嫦娥五號成功飛天，大家都很激動。”11月24日中午，記者撥通中國科學院院士、南京航空航天大學教授趙淳生電話時，他還沉浸在發(fā)射成功的喜悅中。

此前，趙淳生院士團隊的超聲電機已成功應(yīng)用在嫦娥四號和嫦娥三號巡視器上，主要負責紅外成像光譜儀內(nèi)定標板的驅(qū)動與控制，功能類似光譜儀“艙門的開關(guān)”。

與傳統(tǒng)電機相比，超聲電機具有響應(yīng)快、精度高、噪聲小、無電磁干擾等優(yōu)點。

嫦娥五號的工作環(huán)境對超聲電機的精度和環(huán)境都有了更嚴苛的要求。

此次應(yīng)用在嫦娥五號探測器上的超聲電機，主要用于驅(qū)動光譜儀上的二維指向機構(gòu)，“這個機構(gòu)會驅(qū)動鏡片轉(zhuǎn)動，將月壤上不同位置的光線反射進光譜儀，協(xié)助探測器上的儀器分析月球表面的物質(zhì)。”南航航空學院教授李華峰告訴科技日報記者，他們設(shè)計的超聲電機定位的角度精度可達0.1度。

從2015年起，研究團隊就開始研發(fā)用在嫦娥五號探測器上的超聲電機，進行了大量的自檢和可靠性確認等工作。“前期嫦娥任務(wù)中超聲電機的工作溫度范圍在-30℃至60℃，而在嫦娥五號中的使用溫度區(qū)間擴大到-55℃至120℃，超聲電機使用環(huán)境的變化很大，這對材料和驅(qū)動控制提出了更大的挑戰(zhàn)。”李華峰說，超聲電機需要用膠粘劑將壓電陶瓷片和金屬定子牢牢粘貼在一起，但前期使用的膠粘劑在高溫下會變軟，因此團隊反復驗證以提高材料性能，并改進電路結(jié)構(gòu)設(shè)計，確保電機在高溫下也能正常工作。

針對星表地形復雜導致的著陸緩沖性能與穩(wěn)定性要求高等技術(shù)難題，南航航空學院聶宏教授牽頭的空間結(jié)構(gòu)機構(gòu)團隊承擔了著陸緩沖機構(gòu)柔性體建模和著陸沖擊計算等任務(wù)，設(shè)計了多種月球及火星、小行星著陸緩沖機構(gòu)，揭示了著陸緩沖系統(tǒng)組合緩沖吸能機理及系統(tǒng)能量傳遞規(guī)律。

“通俗地說，就是通過特別設(shè)計的緩沖機構(gòu)，以及緩沖機構(gòu)內(nèi)填充的吸能材料，讓著陸器在著陸過程中，有足夠的緩沖能力，從而讓它穩(wěn)穩(wěn)地‘站’在月表。”南航研究團隊科研人員表示。

目前，該課題組已研制出了落震吸能原理樣機、調(diào)姿行走原理樣機和落震吸能地面試驗臺等。

[責任編輯：楊凡、汪洋]

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