宇航服電子元器件:航天員的“生命保護神”
發布時間:2008-10-08 來源:中國電子報
電子元器件在“神七”係統中的典型應用:
- 艙外航天服係統用的服裝壓力傳感器、氣瓶壓力傳感器
- 光電耦合器用於監測宇航服的電池電壓
- 高可靠性溫度變換器混合集成電路產品
- SZ-7心電電極帽及引線
- “通信頭戴電纜”和“航天服生理信號電纜”
航天員係統是“神七”飛(fei)船(chuan)中(zhong)和(he)航(hang)天(tian)員(yuan)最(zui)密(mi)切(qie)接(jie)觸(chu)的(de)係(xi)統(tong),直(zhi)接(jie)關(guan)乎(hu)航(hang)天(tian)員(yuan)的(de)生(sheng)命(ming)安(an)全(quan)。中(zhong)國(guo)電(dian)子(zi)科(ke)技(ji)集(ji)團(tuan)的(de)各(ge)個(ge)研(yan)究(jiu)所(suo)為(wei)航(hang)天(tian)員(yuan)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian):光電耦合器、傳感器、混合集成電路等產品,這些電子元器件為航天員的生命安全提供了堅實的保障。
2008年9月25日,當“神舟七號”劃過天際進入預定軌道時,所有中國人都為之歡呼。如果把整個“神七”飛fei船chuan係xi統tong比bi作zuo一yi個ge人ren的de機ji體ti,那na麼me眾zhong多duo的de元yuan器qi件jian就jiu如ru同tong機ji體ti組zu織zhi中zhong的de細xi胞bao,盡jin管guan微wei小xiao,卻que至zhi關guan重zhong要yao不bu容rong忽hu視shi。應ying用yong在zai航hang天tian飛fei行xing器qi上shang的de產chan品pin,其qi性xing能neng指zhi標biao要yao求qiu非fei常chang嚴yan格ge,一yi些xie條tiao件jian甚shen至zhi近jin似si苛ke刻ke,對dui可ke靠kao性xing的de要yao求qiu更geng是shi非fei常chang高gao,必bi須xu做zuo到dao萬wan無wu一yi失shi,技ji術shu難nan度du相xiang當dang大da。
在“神七”七qi大da係xi統tong中zhong,航hang天tian員yuan係xi統tong是shi和he航hang天tian員yuan接jie觸chu最zui密mi切qie的de係xi統tong,直zhi接jie關guan乎hu航hang天tian員yuan的de生sheng命ming安an全quan,任ren何he一yi個ge零ling部bu件jian的de瑕xia疵ci都dou可ke能neng造zao成cheng無wu可ke挽wan回hui的de損sun失shi。中zhong國guo電dian子zi科ke技ji集ji團tuan的de各ge個ge研yan究jiu所suo為wei航hang天tian員yuan係xi統tong提ti供gong了le一yi係xi列lie的de電dian子zi元yuan器qi件jian:光電耦合器、傳感器、混(hun)合(he)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)等(deng)產(chan)品(pin),通(tong)過(guo)不(bu)斷(duan)的(de)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin),以(yi)及(ji)所(suo)內(nei)上(shang)下(xia)所(suo)有(you)部(bu)門(men)的(de)戮(lu)力(li)配(pei)合(he),電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)順(shun)利(li)地(di)為(wei)航(hang)天(tian)員(yuan)的(de)生(sheng)命(ming)安(an)全(quan)提(ti)供(gong)了(le)堅(jian)強(qiang)有(you)力(li)的(de)保(bao)障(zhang)。
所有部門為“神七”亮綠燈
中國電子科技集團公司和下屬的各所對“神七”任務都特別重視,所長親自掛帥,一切部門要為“神七”項目亮綠燈,這為產品保質保量完成提供了堅實的保證。其中與航天員係統密切相關的包括二十三所、四十三所、四十四所、四十八所、四十九所。
從“神一”到“神七”的曆次飛行任務中,四十三所為飛船先後配套了5大類混合集成電路產品。2005年1月底,負責飛船係統的航天集團某研究所提出要求四十三所在當年3月份前研發出3個品種溫度變換器,並對其性能提出了很高的要求。四十三所在時間緊、任務重、難度大的情況下,電路設計人員在“多難也要啃下這塊硬骨頭”的信念下加班加點,全身心投入到產品研製過程中。
為了使這些產品從設計、生產、試驗到交付一次性成功,確保零缺陷,四十四所從領導到科技人員都高度重視,並成立了“神舟七號載人航天飛行任務”領導小組、技ji術shu保bao障zhang小xiao組zu和he質zhi量liang檢jian查zha整zheng改gai小xiao組zu,湯tang興xing華hua所suo長chang任ren領ling導dao小xiao組zu組zu長chang。為wei了le確que保bao任ren務wu保bao質zhi保bao量liang按an時shi完wan成cheng,所suo裏li調tiao集ji精jing兵bing強qiang將jiang,成cheng立li了le重zhong點dian型xing號hao公gong關guan小xiao組zu,在zai科ke研yan攻gong關guan過guo程cheng中zhong實shi施shi全quan過guo程cheng控kong製zhi和he零ling缺que陷xian管guan理li。所suo裏li要yao求qiu全quan力li圍wei繞rao重zhong點dian型xing號hao產chan品pin服fu務wu,為wei重zhong點dian型xing號hao產chan品pin鋪pu設she“綠色通道”。凡是任務所需解決的問題,各研究室、各機關部門及保障單位必須及時給予解決。
二十三所在接到“神七”配套任務後,所長唐正國親自掛帥,並強調要以對我國航天事業高度負責的態度對待“神七”配pei套tao項xiang目mu。他ta調tiao動dong所suo有you人ren力li無wu力li,全quan力li支zhi持chi研yan製zhi工gong作zuo,從cong原yuan材cai料liao采cai購gou到dao檢jian驗yan,從cong工gong藝yi參can數shu到dao設she備bei狀zhuang態tai,從cong產chan品pin中zhong間jian檢jian驗yan到dao最zui終zhong檢jian驗yan,都dou嚴yan格ge按an質zhi量liang體ti係xi要yao求qiu程cheng序xu操cao作zuo,確que保bao產chan品pin質zhi量liang過guo關guan。
“神七”載人航天工程艙外航天服係統用的服裝壓力傳感器、氣qi瓶ping壓ya力li傳chuan感gan器qi是shi四si十shi八ba所suo第di一yi次ci承cheng擔dan中zhong國guo載zai人ren航hang天tian工gong程cheng產chan品pin研yan製zhi任ren務wu。接jie到dao任ren務wu後hou,全quan所suo上shang下xia十shi分fen重zhong視shi,專zhuan門men成cheng立li了le以yi唐tang景jing庭ting所suo長chang為wei組zu長chang的de傳chuan感gan器qi研yan製zhi領ling導dao小xiao組zu。所suo內nei一yi切qie部bu門men都dou為wei產chan品pin的de研yan製zhi開kai綠lv燈deng,並bing發fa揚yang特te別bie能neng吃chi苦ku、特別能戰鬥、特別能攻關、特別能奉獻的“載人航天”精神,確保任務圓滿完成。經過兩年多的刻苦攻關,產品順利交付。為了保障“神七”飛行最終任務的順利完成,唐所長又迅速作了部署,在所內專門成立了“神七”任務快速應急領導小組和應急技術保障小組,由唐景庭所長親自任組長,領導小組協調所內一切資源,保障“神七”成功發射和航天員成功出艙。
電子元器件為航天員安全護航
四十四所承擔“神七”載人航天飛行3項配套生產任務,分別有3個(ge)型(xing)號(hao)的(de)產(chan)品(pin)得(de)到(dao)應(ying)用(yong),其(qi)中(zhong)某(mou)型(xing)號(hao)的(de)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)在(zai)出(chu)艙(cang)宇(yu)航(hang)服(fu)內(nei)部(bu)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)得(de)到(dao)應(ying)用(yong)。該(gai)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)用(yong)於(yu)監(jian)測(ce)宇(yu)航(hang)服(fu)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya),它(ta)能(neng)準(zhun)確(que)判(pan)斷(duan)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)是(shi)否(fou)正(zheng)常(chang),並(bing)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)供(gong)電(dian)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)。
測量過程要求保證做到測量點和人體的電氣隔離,從而保證航天服能安全工作。該產品具有線性度高、溫度漂移小等優點,同時它還采取了相應的抗電離輻射加固的措施,保證在較大劑量空間γ射線的作用下,功能也運行正常。該產品在係統中運行良好,工作穩定,為航天員實現艙外行走提供了有力保證。
四十八所承擔了“神七”艙外航天服係統中的兩種壓力傳感器:一種是FTH403氣瓶壓力傳感器,它安裝在“神七”cangwaihangtianfudebeibaoheguabaonei,yongyuceliangfuzhuangbeibaoheguabaozhonggaoyayangpingneideyalibianhua,weigongqizixitongjiyangpingdeshiyongtigongyiju,quebaoyouzugoudegaoyayangqiranghangtianyuanaoyoutaikong;另一種是FTH401服(fu)裝(zhuang)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi),它(ta)安(an)裝(zhuang)在(zai)艙(cang)外(wai)航(hang)天(tian)服(fu)的(de)背(bei)包(bao)內(nei),用(yong)於(yu)測(ce)量(liang)服(fu)裝(zhuang)內(nei)航(hang)天(tian)員(yuan)呼(hu)吸(xi)壓(ya)力(li),從(cong)而(er)保(bao)障(zhang)服(fu)裝(zhuang)內(nei)環(huan)境(jing)壓(ya)力(li)滿(man)足(zu)航(hang)天(tian)員(yuan)工(gong)作(zuo)需(xu)求(qiu)和(he)生(sheng)命(ming)安(an)全(quan)需(xu)求(qiu)。
四十三所為“神七”研製配套數百塊高可靠性溫度變換器混合集成電路產品,它們具有通用性強、測溫範圍廣、精確度高、抗電磁幹擾能力強等特點,被廣泛應用於航天員宇航服係統中,為保護航天員生命、確保飛船正常工作提供了保障。
此次為“神七”配pei套tao的de產chan品pin之zhi一yi是shi溫wen度du混hun合he集ji成cheng電dian路lu,它ta主zhu要yao用yong來lai將jiang傳chuan感gan器qi測ce量liang到dao的de環huan境jing溫wen度du數shu據ju轉zhuan化hua為wei可ke以yi識shi別bie的de電dian信xin號hao,從cong而er達da到dao調tiao節jie溫wen度du的de目mu的de。太tai空kong中zhong沒mei有you大da氣qi層ceng的de保bao護hu,飛fei船chuan和he宇yu航hang服fu表biao麵mian溫wen度du變bian化hua極ji大da,最zui大da可ke相xiang差cha幾ji百bai度du,寒han冷leng和he炙zhi熱re時shi刻ke威wei脅xie著zhe航hang天tian員yuan的de生sheng命ming。宇yu航hang服fu要yao想xiang做zuo好hao航hang天tian員yuan的de“生命保護神”,確保航天員生命安全,溫度變化器這個電路係統和外界溫度之間的“翻譯”能否很好地發揮作用至關重要。
二十三所承接了“SZ-7心電電極帽及引線”項(xiang)目(mu)。該(gai)項(xiang)目(mu)用(yong)於(yu)航(hang)天(tian)員(yuan)的(de)醫(yi)監(jian)係(xi)統(tong)中(zhong),它(ta)是(shi)實(shi)現(xian)對(dui)航(hang)天(tian)員(yuan)心(xin)電(dian)信(xin)號(hao)和(he)其(qi)他(ta)身(shen)體(ti)特(te)征(zheng)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)和(he)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)的(de)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)。此(ci)外(wai),二(er)十(shi)三(san)所(suo)還(hai)為(wei)“神七”配套“通信頭戴電纜”和“航天服生理信號電纜”,分別用於航天員頭戴通信係統和航天服生理信號傳輸係統。“通信頭戴電纜”是實現通信頭戴、艙內壓力服和飛船返回艙語音處理裝置連接的重要部件。而“航天服生理信號電纜”是航天服中傳輸航天員心電、呼吸、體溫、脈搏、血壓等生理特征信號的傳輸線,是檢測航天員生理信號是否安全的傳輸信號電纜。
四十九所從1994年開始為載人航天工程研發配套傳感器,為“神一”到“神六”的多次飛行任務的順利完成提供了高精度、高可靠的控製和測量參數。FTH係列產品安裝在艙外航天服的背包內,包括液冷服水溫傳感器、通風溫度傳感器和水升華器出口水溫傳感器,用於監測艙外服內相關設備的工作情況。
技術創新推動產品性能突破
由(you)於(yu)出(chu)艙(cang)宇(yu)航(hang)服(fu)特(te)殊(shu)的(de)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing),產(chan)品(pin)規(gui)定(ding)在(zai)輻(fu)照(zhao)環(huan)境(jing)下(xia)依(yi)然(ran)要(yao)保(bao)持(chi)高(gao)的(de)線(xian)性(xing)度(du),而(er)且(qie)要(yao)求(qiu)在(zai)全(quan)溫(wen)範(fan)圍(wei)內(nei)以(yi)及(ji)在(zai)輻(fu)照(zhao)環(huan)境(jing)下(xia)保(bao)持(chi)極(ji)高(gao)的(de)綜(zong)合(he)精(jing)度(du)。四(si)十(shi)四(si)所(suo)攻(gong)關(guan)組(zu)經(jing)過(guo)多(duo)次(ci)交(jiao)流(liu),根(gen)據(ju)產(chan)品(pin)特(te)點(dian)進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)效(xiao)應(ying)的(de)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)和(he)實(shi)驗(yan),分(fen)析(xi)其(qi)輻(fu)射(she)效(xiao)應(ying)薄(bo)弱(ruo)環(huan)節(jie)及(ji)損(sun)傷(shang)模(mo)式(shi),有(you)針(zhen)對(dui)性(xing)地(di)開(kai)展(zhan)抗(kang)輻(fu)射(she)加(jia)固(gu)的(de)設(she)計(ji)和(he)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)。在(zai)產(chan)品(pin)研(yan)製(zhi)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong),四(si)十(shi)四(si)所(suo)通(tong)過(guo)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)芯(xin)片(pian)和(he)采(cai)取(qu)補(bu)償(chang)設(she)計(ji),使(shi)用(yong)自(zi)製(zhi)高(gao)精(jing)度(du)耦(ou)合(he)台(tai)等(deng)措(cuo)施(shi),經(jing)過(guo)多(duo)次(ci)抗(kang)輻(fu)照(zhao)摸(mo)底(di)實(shi)驗(yan),反(fan)複(fu)改(gai)進(jin)和(he)調(tiao)試(shi),不(bu)斷(duan)完(wan)善(shan)器(qi)件(jian)結(jie)構(gou)和(he)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)。
為了積累第一手資料,攻關組幾位同誌多次到某基地進行γ射(she)線(xian)的(de)電(dian)離(li)輻(fu)射(she)實(shi)驗(yan)。由(you)於(yu)實(shi)驗(yan)時(shi)間(jian)長(chang),並(bing)且(qie)需(xu)要(yao)在(zai)各(ge)個(ge)劑(ji)量(liang)點(dian)進(jin)行(xing)在(zai)線(xian)監(jian)測(ce),隨(sui)時(shi)記(ji)錄(lu)實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)各(ge)個(ge)參(can)數(shu)的(de)變(bian)化(hua)情(qing)況(kuang),四(si)十(shi)四(si)所(suo)相(xiang)關(guan)員(yuan)工(gong)經(jing)常(chang)是(shi)連(lian)續(xu)30多個小時不能合眼。經過四十四所共同努力,產品在抗輻射加固方麵取得了突破,滿足了用戶的使用要求。
其中運用在出艙宇航服上的GG1142Z型光電隔離器運用了一係列創新技術:綜合精度高,在工藝實施中,采用了對器件合理布線的工藝技術,提高器件隔離特性的工藝技術等,保證了工藝的先進性和樣品質量;線性度高,通過耦合工藝控製線性光耦傳遞係數及線性度,確保線性光耦傳遞係統的一致性以及滿足非線性度達到合同技術指標的要求;抗輻射能力強。
四十三所在充分了解產品的功能、性能要求的基礎上,經過EDA(電子設計自動化)設計論證和大量試驗,優化了電路設計方案,在一個半月內完成了方案評審、電路設計、計算機仿真、元器件選型、工藝生產、產品調試、試驗篩選等各項工作,保證了產品按期交付用戶。經用戶聯機使用測試,各項性能測試均符合要求,其中測量精度更是提升了40%以上,遠優於用戶要求。
二十三所的“SZ-7心電電極帽及引線”項目在“神舟六號”配(pei)套(tao)產(chan)品(pin)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)上(shang)不(bu)斷(duan)改(gai)進(jin),技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)通(tong)過(guo)摸(mo)索(suo)新(xin)工(gong)藝(yi),創(chuang)新(xin)地(di)采(cai)用(yong)夾(jia)持(chi)固(gu)定(ding)結(jie)構(gou),使(shi)產(chan)品(pin)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)有(you)了(le)質(zhi)的(de)飛(fei)躍(yue)。正(zheng)是(shi)通(tong)過(guo)創(chuang)新(xin)工(gong)藝(yi),該(gai)產(chan)品(pin)具(ju)有(you)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)、結構緊湊、體積小、重量輕、使shi用yong靈ling活huo方fang便bian且qie具ju有you防fang誤wu操cao作zuo的de功gong能neng。同tong時shi,由you於yu該gai產chan品pin體ti積ji小xiao,各ge個ge零ling部bu件jian加jia工gong繁fan瑣suo,二er十shi三san所suo通tong過guo無wu數shu次ci的de電dian腦nao模mo擬ni,對dui多duo套tao方fang案an逐zhu一yi進jin行xing力li學xue和he熱re力li學xue分fen析xi比bi較jiao並bing優you化hua方fang案an,大da大da縮suo短duan了le試shi製zhi周zhou期qi,使shi產chan品pin可ke靠kao性xing水shui平ping有you了le很hen大da的de突tu破po。二er十shi三san所suo不bu僅jin實shi現xian了le電dian極ji帽mao連lian接jie牢lao固gu、接觸可靠,而且在短時間內形成了小批量供貨能力,按時保質地為客戶提供了100套優質的配套電極帽產品。
四si十shi八ba所suo的de兩liang款kuan芯xin片pian都dou采cai用yong了le完wan全quan自zi主zhu知zhi識shi產chan權quan的de離li子zi束shu測ce射she鍍du膜mo工gong藝yi製zhi作zuo而er成cheng,第di三san款kuan芯xin片pian與yu壓ya力li接jie口kou采cai用yong了le全quan焊han接jie方fang式shi,有you效xiao地di解jie決jue了le“神七”飛船艙外航天服對壓力傳感器所需的耐高壓、耐氧化、不泄露、小體積、gaokekaoxingdengwenti。gaichanpindeyanzhichenggong,tianbuleguoneikongbai,dapoleguowaidejishufengsuo,bingtidailecongeluosijinkoudeyalichuanganqi,manzulezairenhangtiandepoqiexuqiu,tongshiyewei“神八”類似產品的研製提供了技術支持。
四十九所為“神七”艙外服配套的產品主要技術都是自主研發、zizhuchuangxinde,qixingnengjundadaoshijiexianjinshuiping。ruyongyuhangtianyuantiwenjiancedechuanganqi,xitongyaoqiujiangwenminchuanganqizhuangdaoyurenerxiangpipeideerbaonei,zaiwanchengjiancegongnengdetongshi,baozhenghangtianyuanrentianquanqiepeidaishushi。muqianguoneishangwuerbaoshejidechengxingjishu,sishijiusuojingguozhayuerentigonglixuedengdaliangziliao,jinxinglefanfushiyanyanzheng,tupoleerbaochengxingheminganyuanjiandewaixingchengxinggongyinandian,jinghangtianyuanshijipeidaishiyan,ganjiaolianghao,henhaodimanzulexitongyaoqiu。
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