超声电机应用“玉兔”车 新技术
嫦娥三号成功登上月球进行探索。今天,记者从南京航空航天大学了解到,南京航空航天大学开发的超声波电机已经应用到月球车“玉兔”上,这一技术也首次应用到航天工程领域。此外,该校的科研团队还参与了嫦娥三号着陆器软着陆结构的研究与开发,是登月成功的“幕后英雄”。
12月14日晚,嫦娥三号成功登上月球进行探测。今天,记者从南京航空航天大学了解到,南京航空航天大学开发的超声波电机已经应用到月球车“月兔”上,这一技术也是在航天工程领域的首次应用。此外,该校的科研团队还参与了嫦娥三号着陆器软着陆结构的研究与开发,是登月成功的“幕后英雄”。
进入中国南方航空公司的保密仪器驾驶学院,大学的超声波电机研究小组正在播放嫦娥三号的工作视频,而“玉兔”月球车上的五星红旗格外明亮醒目。超声波电机R&D团队的赵淳生院士表示,在五星红旗的左下角安装了一台trum-30a超声波电机,用于驱动和控制光谱仪。
“与传统电机相比,超声波电机具有响应速度快、精度高、噪音低、无电磁干扰等优点。作为一种新型的微型电机,它在精密仪器仪表、航空航天、智能机器人等领域有着广阔的应用前景。”赵淳生表示,与传统驱动电机相比,trum-30a超声波电机的重量大大减轻,仅46克就能产生0.12牛米的扭矩,是相同传统电机重量的十分之一。“对于月球探测项目来说,减轻运载器的重量尤为重要,而超声波电机的优势是显而易见的。”
赵淳生介绍说,嫦娥三号光谱仪的开合速度很慢,普通电机在数千转时需要用几级齿轮来减速。“超声波马达本身可以以每分钟100转的速度缓慢工作。它只需要一个一级行星减速器,驱动简单,对电流反应迅速。优势非常明显。”
众所周知,这台只有46克重的超声波马达在研发上花费了数百万元。在实验室里,一台巨大的机器展示在记者面前——真实的空高低温空模拟环境试验设备。这是为了模拟月球表面空的空气密度,并将空的空气密度降低到负六次方的十的数量级,从而验证用于月球探测的超声波电机在真正的空环境中的工作状况。赵淳生说:“把气压降低一个数量级是很容易的。实验室还需要做一些测试,如低温超声波电机模拟和绝缘测试,这些测试的成本都比较高。”
现在,trum-30a超声波马达已经被证实已经通过了从零下120度到180度的工作环境,这几乎满足了月球上所有可能的复合环境。赵淳生说:“‘嫦娥三号’是超声电机在航天工程中的首次成功尝试。未来,“嫦娥五号”将采用更多的超声波电机技术,不断实现精密驱动。”
嫦娥三号成功实现了软着陆,新的着陆系统做出了巨大贡献。南航空航天大学软着陆系统研究组成员季晨博士表示,在参与国家“嫦娥”探月工程重大项目的过程中,南航软着陆系统研究组解决了着陆器缓冲材料的撞击模拟、月球土壤力学性质模拟和月球着陆地形模拟等问题。通过对着陆器着陆冲击过程、极端工况和故障模式的实验预分析,
据了解,中国南方航空公司飞机着陆装置工程技术研究中心于2005年开始设计和开发月球着陆器软着陆机构。自2008年以来,参与了嫦娥三号探测器着陆缓冲子系统的研制,承担了着陆冲击动力学、着陆冲击极限工况及试验预分析、着陆冲击过程中典型失效模式的冲击分析等工作。
南航不仅参与了空航空航天关键技术的研发,还培养了许多航空空航天人才。仅软着陆系统领域就培养了4名博士生和11名硕士生。嫦娥三号的总设计师孙泽洲也是南航的杰出校友代表。“嫦娥卫星开启了中国探测空深处的辉煌篇章,未来空深处的道路将充满机遇和挑战。与此同时,我们热切期待更多有远大志向和坚实基础的年轻人才在这里奉献他们的青春。我希望南航的更多学生能为祖国的高科技做出贡献。”孙泽洲说道。
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