副总工葛发华:宇航电机关键技术分析【电机会】

来源:SMM

在上海有色网(SMM)主办的2021中国国际电机产业链年会上,国家精密微特电机工程技术研究中心、贵州航天林泉电机有限公司副总工程师葛发华对宇航电机关键技术进行了分析。他表示,当下,我国已从航天大国,转向航天强国,宇航微特电机行业迎来了从来没有过的发展机遇,将需求大量高性能高品质的电机,也将促进行业技术的转型升级。产、学、研、用、将为我们的宇航事业带来新的技术和理念,电机的五大核心技术:材料/附件,电磁,结构工艺,热管理,振动噪声。在核心技术的突破上,国家精密微特电机工程技术研究中心愿与大家一道,上下游联动,发挥平台作用,加快航空航天及军用精密微特电机行业技术进步!

用途与需求

电机在空间领域的应用场合:

卫星:天线驱动、对地观测转台、太阳翼驱动、飞轮、太空相机、热控系统泵驱动等;

载人航天:环控和热控系统中的风机、泵,对接机构,太空机械臂,太阳翼,舱外服,乘员分系统等以及试验载荷;

探月工程:月球车的天线、机械臂、驱动等机构;采样钻探、标本收放转移;后续的载人月球车、环控生保、热控、对接等。

后续:外太阳系探测、小行星探测、大行星探测、太空望远镜等。

宇航是一个应用领域概念,电机包含要哪些种类呢?

高可靠性,决定了无刷化、低速是主流和发展趋势;

多样化应用、系统最简化的思路;

电机种类主要有:

无刷直流电动机(三相六状态、三相三状态、多通道冗余);

步进电动机(一定精度的开环控制系统,混合式为主);

低速永磁同步电动机(三相、两相);

信号电机(旋变、感应同步器);

其他电机(音圈电机、磁滞离合器、阻尼器);

使用环境及技术特征

真空:轨道高度不同,真空度不同,最低可达1×10-10Pa。(真空放电、冷焊、真空释气、可凝挥发物、真空热管理);

辐照:轨道高度不同,辐照种类和强度不同,受太阳活动周期影响(太阳光、地球辐射、太阳辐射、银河宇宙射线、单粒子、原子氧);

极端温度:航天器阳面100+℃,阴面-100-℃;月夜-185℃,月昼+165℃,月球极地陨石坑-200-℃;外太阳系-240~-260℃。

载人:环控与再生系统介质(液氨、乙二醇、氟利昂、尿蒸馏水和空气的混合物)

其他环境:带静电漂浮的月尘、火星尘暴等。

需要解决的关键技术

高可靠设计技术:

为了保证航空航天微特电机产品可靠性。研发过程需要在GJB质量管理体系的基础上,遵循一系列的标准和规范,设计标准、原材料元器件选用规范、工艺标准、禁限用工艺、试验规范、型号设计建造规范等严格的技术和管理要求。

对于电机,执行的是GJB+协议,协议就是根据不同应用和型号的补充技术要求。依靠严格的技术和流程控制,形成了完善的宇航高可靠技术体系和标准体系,每一个高可靠产品的背后是上百份的技术文件(数据包)的支撑,还有大量的材料、零组件、特种工艺、装调和试验过程技术质量数据,照片等可追溯性记录。

卫星或者空间站研制的产品,数量屈指可数,研制廖廖数台就要上天,基于严格完善的控制体系,基于高可靠技术的成熟度控制。

耐真空设计技术:

真空润滑:真空润滑脂、固体润滑、油蒸汽润滑、轴承自润滑保持架等;

真空热设计:槽满率控制、热控涂层、系统热平衡分析;

真空绝缘性能:爬电距离QJ标准(绕组均匀距离,印制线间距,高压焊点);

真空释气:可凝挥发物试验、建立材料选用数据库,真空除气预处理,控制电机温升。

长寿命技术:

长寿命的理解包括工作寿命或者使用寿命、贮存寿命。电机的寿命的问题比较复杂,解决长寿命问题需要的技术积淀和工程经验非常丰富,而且风险最不可预知。

航空航天产品要求几年或者十几年的寿命,而且很多的环境都是非常严酷的,既要考虑长期稳定工作的问题,还需要考虑可能几年十几年都不动一次,到真正需要动的时候要动的起来的问题。

重点考虑轴承和润滑设计,载荷寿命和润滑寿命充分考虑具体工况;金属材料的耐锈蚀、耐疲劳设计和处理工艺,紧固件的设计和防松;非金属的耐辐照、释气、老化、以及热失效问题;还有密封结构失效等。

耐极端温度和大温差技术:

结构件材料线膨胀系数匹配、热变形低敏感材料;金属材料低温脆性分析;非金属材料低温特性分析;铁磁材料低温性能分析;胶粘剂;紧固件防松技术。

当下,我国已从航天大国,转向航天强国,宇航微特电机行业迎来了从来没有过的发展机遇,将需求大量高性能高品质的电机,也将促进行业技术的转型升级。产、学、研、用、将为我们的宇航事业带来新的技术和理念,

电机的五大核心技术:材料/附件,电磁,结构工艺,热管理,振动噪声。在核心技术的突破上,国家精密微特电机工程技术研究中心愿与大家一道,上下游联动,发挥平台作用,加快航空航天及军用精密微特电机行业技术进步!

简介

国家精密微特电机工程技术研究中心于2009年科技部批准立项建设,2014年完成建设和验收。中心依托贵州航天林泉电机有限公司,联合哈尔滨工业大学、浙江大学、上海交通大学、贵州大学四所高校共建。

中心以国家重大科技专项、重大工程、重点型号需求为导向,开展行业共性关键和基础问题攻关研究,是以技术孵化和转化,促进行业共同进步为使命的开放共享的平台。

中心建立以来,围绕“搭平台、聚人才、抓创新、促转化”的中心任务开展各项工作,为载人航天、探月工程、高分对地观测、大飞机、先进航空发动机等国家重大工程研制配套了大量的精密微特电机,取得了丰硕的科研成果。

微信二维码今日有色
微信二维码

微信扫一扫关注

下载app掌上有色
掌上有色

掌上有色下载

返回顶部返回顶部
publicize