“黑盒子”:打造神七航天员的“生命罗盘”!!

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导读:一个仅有十几厘米见方的黑盒子就能帮助神舟七号飞船在宇宙中确定自己的姿态,实现长时间在轨,顺利执行各项空间任务并安全返回。这个装在航天员座椅下、比其他陀螺装置小巧玲珑又完全静音的黑盒子叫手控光纤陀螺惯性测量系统,简称手控光纤惯组,它是神舟七号飞船制导导航和控制分系统的重要组成部分。   在神舟七号飞船上,手控系统与自动控制系统互为冗余,这一“双保险”用来确保飞船导航控制系统万无一失。神舟七号飞船上的手控光纤陀螺惯性测量系统是由中国航天科技集团航天时代电子公司光纤惯导项目分公司研制的,在中外载人航天飞行史

一个仅有十几厘米见方的黑盒子就能帮助神舟七号飞船在宇宙中确定自己的姿态,实现长时间在轨,顺利执行各项空间任务并安全返回。这个装在航天员座椅下、比其他陀螺装置小巧玲珑又完全静音的黑盒子叫手控光纤陀螺惯性测量系统,简称手控光纤惯组,它是神舟七号飞船制导导航和控制分系统的重要组成部分。


在神舟七号飞船上,手控系统与自动控制系统互为冗余,这一“双保险”用来确保飞船导航控制系统万无一失。神舟七号飞船上的手控光纤陀螺惯性测量系统是由中国航天科技集团航天时代电子公司光纤惯导项目分公司研制的,在中外载人航天飞行史上都还是首次应用,无论对惯性技术还是载人航天技术都具有重要意义。


中外载人航天飞行史上的第一次


2007年9月,总体单位认定,神舟七号飞船手控光纤陀螺惯组技术状态及质量受控,性能指标满足任务书要求。要知道,把这项新技术从原理样机研制到产品合格交付,光纤惯导分公司仅用了2年多的时间。而且从交付总体到完成飞行试验的一年多的时间里,手控光纤陀螺惯性测量系统正样件各项测试均表现优异。


神舟七号飞船从发射入轨到返回地面,完全可以实现“自动驾驶”功能,正常情况下,航天员只要监视即可。然而为了确保航天员的安全,早在无人乘坐的神舟四号飞船上就设计了人控功能,即航天员可在飞船自动控制程序失灵的情况下,手动控制飞船姿态并实现导航,因此手控系统被誉为航天员的“生命罗盘”。


产品的最终用户是国家


与神舟六号飞船相比,神舟七号飞船承担的任务无疑更为艰巨,需要飞船具备更高可靠性的控制系统。


光纤陀螺应用在空间飞行器上具有许多先天的优势,但空间用光纤陀螺长寿命、高可靠的要求及辐照、热真空等太空环境特点,仍要求从光路、电路、结构设计到元器件方面开展多项重点技术攻关和大量研制工作。


一支平均年龄仅有29岁的光纤惯导产业化队伍挑起了为“神七”提供高性能手控光纤陀螺惯性测量系统的重任。这就是航天时代电子公司光纤惯导分公司,专门从事光纤陀螺及系统技术和产品、微机电惯性仪表及系统技术及产品、特种光电传感技术及产品的工程单位,具有较高的员工素质,其中博士、硕士学历员工约占正式员工半数以上。


一边是载人飞行工程要求飞船具有极高的可靠性和安全性,一边是国内可借鉴的资料严重不足,型号队伍实际经验工作较少,对空间应用技术的掌握和攻坚能力尚需加强。这种情况下,他们将怎样“啃下”这块“硬骨头”呢?


“哪怕付出的再多,也要让光纤陀螺这样的新型惯性技术零故障应用于神舟任务,”对手控光纤惯组研制团队领军人物王巍来说,这既是他投身新型惯性技术研究十多年来一个执著的愿望,也是一个坚定的目标。


作为型号指挥,王巍为该型号由设计到生产进行了大量整体规划工作,同时承担着最大的压力。单位正常的下班时间是下午5点半,但是对他来说,晚上9点才是下班时间。技术攻关到了关键阶段时,他甚至常常思考技术问题到凌晨。


“我们产品的最终用户是国家。”“神七”手控光纤惯组项目主任设计师、分公司副总经理张志鑫在型号质量工作中多次提到这句话。巨大的压力和工作强度让只有40岁出头的他头发已经斑白。父亲到北京来治病,临走时他却没有时间去送别父亲,谁知这一别竟是永诀,张志鑫至今提起仍感愧疚和遗憾。


作为该型号总体主管设计师的张东旭,承担惯组方案设计和电气总体设计工作。他为光纤陀螺惯组建立数学模型,为惯组小型化奠定了基础。作为清华大学毕业的博士,张东旭对于自己的工作无比热爱,默默耕耘。


最奢望的就是睡个懒觉


光纤惯导项目分公司首次承担空间型号任务,必须做好基础工作,从元器件、原材料备料方面做好质量保证。由于型号用元器件、原材料到货周期长,不能等总体文件到达后才开始备料。型号队伍分工把要采购的物资名称、规格牌号等逐字抄写下来,整理后使用。因为分公司前期未承担过此类任务,在标准的理解上难免有些偏差,型号队伍又多方向总体和其他研制单位请教,邀请总体单位对物资备料和质量保证情况进行评审,满足型号总体要求。担任型号调度的淡林鸿,是一个两岁孩子的母亲,她同时分管元器件质量。凭借着负责的工作态度和顽强的工作精神,她出色地完成了长达5年高强度的型号调度任务。


由于总体单位对该型号交付的手续与航天标准不同,从质量证明文件到其他备查文档,验收申请都有一套更加严格的要求。技术总体、检验人员、质量管理人员在产品验收前分工逐条研究,逐条落实要求,从而保证产品交付时,按时提供满足型号总体要求的材料、手续。


面对研制任务重、生产周期紧、试验难度较大、研制经验不足的状况,型号队伍技术人员认真听取老专家的意见和建议,以系统工程的方法举一反三,吸取其他型号的经验教训,尽量在研制过程中少走弯路。


不清楚载人航天对电路防护的特殊工艺要求、对螺钉胶封的特殊工艺要求……碰到这些“拦路虎”,工艺人员一边向总体单位经验丰富的前辈取经,一边学习相关标准。同时,有计划地开展多种多样的培训工作,全方位提高型号队伍能力,并在此过程中将追求产品的高品质化作发自内心的主动追求。


有了精心设计的图纸,还少不了精密的装配。该项目装配任务主要由李爽和郭伟利完成,他们以谨慎仔细的工作作风出色地完成了装配任务。由于产品前期设计往往不能考虑得非常周全,他们经常在装配过程中发现产品有待改进的部分,并及时和相关技术人员共同寻找解决问题的方法,提出改进措施。


忙是型号队员们生活的真实写照,他们没有时间买菜做饭,只能在工作间隙扒拉几口加班饭;累是他们亲身体验,每天披星戴月地回到家,连干家务活儿的力气都没有了。有位参与型号研制的同志曾感慨地谈到,一次他生病在家休息时,儿子对他说:“爸爸,你去单位加班吧,你一加班就不生病了。”时任该型号工艺的华郁楠正在孕期,然而正是这位准妈妈为“神七”手控陀螺制定了涉及600多个零、部、组件的详尽的工艺路线图,而且在休产假前半个月完成了正样阶段工艺文件的编写和评审工作,并配合完成正样件的验收评审工作。


要问型号队员们在研制期间有什么愿望,他们说,当然最大的愿望是希望产品一切顺利,飞行成功;下一个愿望就是能在产品交付后能在休息日踏踏实实地睡个懒觉,能陪妻子孩子一起逛逛公园……年轻人的生活本该丰富多彩,他们除了工作却几乎没有什么时间来发展业余爱好,因为型号研制期间的休息日他们大多都是在单位加班度过的。


“要有办一件事成一件事的认真劲,要有做到全国最好、全世界最好的精神。”研制人员们时常用这样的话激励着自己。他们也用行动实践着这句话。正是凭借着这股认真劲,手控光纤陀螺研制人员们一步步攻克了研制过程中的各类难题,最终得到了他们期待中的成功。

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