航天航空

中国天和核心舱在轨三周年:航天滑环充当关键角色

航天滑环位于太空之中,除了有人长期驻留的空间站能具备一定的维修能力外,其他航天器上的滑环基本要达到百分百的可靠性,否则滑环一旦失能,就会导致航天器报废。

2024-07-08 09:56

作为滑环行业从业人员,我们知道在航天器上也是有滑环的,不过由于航天器运行环境处于外太空,其温差环境要比在地球上恶劣的多,所以航天器所用的滑环对于质量的要求要远比普通滑环苛刻的多。毕竟在大气层范围内运行的滑环可以维修,能允许有一定的容错率和故障率,而航天滑环位于太空之中,除了有人长期驻留的空间站能具备一定的维修能力外,其他航天器上的滑环基本要达到百分百的可靠性,否则滑环一旦失能,就会导致航天器报废。

2021年4月29日,天和核心舱在海南文昌航天发射场发射成功,标志着中国空间站在轨组装建造全面展开,此后,中国国家航天局进行了多次非核心舱段的发射,以及一些载人和货运飞船的发射活动,2024年7月5日,长六改火箭成功将天绘五号02组卫星发射升空,发射任务获得圆满成功。


作为前沿科技与技术的集大成者,天和核心舱集成了包括柔性太阳电池翼、大型机械臂、电推进系统等多项自主研发的先进技术,从每一个零部件到整体结构,都经过了严格的质量控制,确保了其在太空极端环境下的高安全性和可靠性。


在这些被发射上天或者即将被发射上天的航天器的姿态控制系统、云台、太能帆板连接处等子系统上,都少不了航天滑环或者滚环的存在。无论是航天滑环,还是滚环,其用途跟大气层内使用的产品是一样的,需要传输信号和功率。

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(注:图片来源于中国载人航天网)


不过在太空中,还有一些不特殊的情况,比如一般的功率和信号一体传输场景的时候,既可以选择滑环,也可以选择滚环。而在一些大型航天器上,其旋转关节间有较大的功率传输需求,如果再大气层内,使用碳刷式大电流滑环就能解决问题,虽然在太空中也有使用碳刷式滑环的案例,但是由于外太空处于真空和失重状态,碳刷运行时会产生碳粉,当其磨损到一定程度之后,如果环路间密封不好,就可能会导致短路。

而且,使用碳刷式滑环还有一个问题,那就是会占据比较大的空间,而航天器对空间和重量的控制都是非常严格的。这个时候,滚环的出现,解决了这一问题,得益于结构的优势,在同样体积的前提下,滚环传输功率的能力要比普通滑环大得多,可以满足航天器上较大功率旋转传输的需求,而且滚环没有碳刷,不产生碳粉,使得其可靠性在要比碳刷式滑环大得多。


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除了航天滚环的研制技术仅掌握在国内少数国有单位的手中,有一定的门槛,航天滑环的研制技术,则会普及很多,国内技术研发实力排前的民营滑环厂家都能做,晶沛电子作为有着近30年行业经验的老牌厂家,具备丰富的耐高低温滑环的研制经验,对于研制身处外太空高低温冲击环境航天滑环这样的工作,自然也能胜任。