“嫦五”探月，南航大携超声电机、着陆缓冲技术助力

　　科技日报记者 金凤 通讯员 柯龙婕旻 杜选平 包玉洁

　　11月24日4时30分，我国在中国文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器。南京航空航天大学的超声电机、着陆缓冲技术等技术团队助力“嫦五”飞天。

　　赵淳生院士团队在发射现场观看嫦娥五号发射，通讯员供图

　　超声电机第三次助力探月

　　“发射的场景很壮观，我们团队在现场见证了嫦娥五号成功飞天，大家都很激动。”11月24日中午，记者拨通中国科学院院士、南京航空航天大学教授赵淳生电话时，他还沉浸在发射成功的喜悦中。

　　此前，赵淳生院士团队的超声电机已成功应用在嫦娥四号和嫦娥三号巡视器上，主要负责红外成像光谱仪内定标板的驱动与控制，功能类似光谱仪“舱门的开关”。

　　与传统电机相比，超声电机具有响应快、精度高、噪声小、无电磁干扰等优点。

　　嫦娥五号的工作环境对超声电机的精度和环境都有了更严苛的要求。

　　此次应用在嫦娥五号探测器上的超声电机，主要用于驱动光谱仪上的二维指向机构，“这个机构会驱动镜片转动，将月壤上不同位置的光线反射进光谱仪，协助探测器上的仪器分析月球表面的物质。”南航航空学院教授李华峰告诉科技日报记者，他们设计的超声电机定位的角度精度可达0.1度。

　　从2015年起，研究团队就开始研发用在嫦娥五号探测器上的超声电机，进行了大量的自检和可靠性确认等工作。“前期嫦娥任务中超声电机的工作温度范围在-30°C至60°C，而在嫦娥五号中的使用温度区间扩大到-55°C至120°C，超声电机使用环境的变化很大，这对材料和驱动控制提出了更大的挑战。”李华峰说，超声电机需要用胶粘剂将压电陶瓷片和金属定子牢牢粘贴在一起，但前期使用的胶粘剂在高温下会变软，因此团队反复验证以提高材料性能，并改进电路结构设计，确保电机在高温下也能正常工作。

　　着陆缓冲技术助力着陆器稳立月表

　　针对星表地形复杂导致的着陆缓冲性能与稳定性要求高等技术难题，南航航空学院聂宏教授牵头的空间结构机构团队承担了着陆缓冲机构柔性体建模和着陆冲击计算等任务，发明了多种月球及火星、小行星着陆缓冲机构，揭示了着陆缓冲系统组合缓冲吸能机理及系统能量传递规律。

　　“通俗地说，就是通过特别设计的缓冲机构，以及缓冲机构内填充的吸能材料，让着陆器在着陆过程中，有一定缓冲能力，从而让它稳稳地‘站’在月表。”南航研究团队科研人员表示，此前，该团队着陆缓冲系统相关研究成果已成功应用于嫦娥三号、四号月球探测器，确保了嫦娥三号、四号探测器在月面的成功着陆。在嫦娥五号和火星探测器着陆缓冲装置的研制中，这一成果也提供了系统的设计方法及试验验证手段。

　　此外，南航航天学院空间结构与机构课题组瞄准未来深空星表多点位、多任务探测的技术需求，积极开展缓冲/行走一体化星表着陆器的研究工作，取得了一系列成果，可以在保证缓冲性能的前提下，以着陆器的体积、质量、复杂度的最小增量为代价，扩展调姿和行走的能力，试图解决传统着陆器在月球、火星等表面着陆后不能移动、需要借助巡视器进行较大范围探测的问题。

　　目前，该课题组已研制出了落震吸能原理样机、调姿行走原理样机和落震吸能地面试验台等。

　　校友“天团”共同托举“嫦五”飞天

　　在嫦娥五号发射中，还有诸多南航校友的身影。南航1995级飞行器环境控制与安全救生专业校友宁献文，此次担任嫦娥五号热控分系统主任设计师。1992级飞行器制造专业校友毛国斌，担任嫦娥五号轨道器机械总体技术负责人，主要负责轨道器进文昌发射场飞机运输和铁路运输技术工作。1997级工程热物理专业硕士毕业生魏彦祥,担任嫦娥五号探测器着陆器推进子系统主任设计师，着陆器推进子系统的主要功能为着陆器和上升器组合体从环月轨道上软着陆到月面提供主减速、软着陆动力和下降着陆过程的姿态控制推力和力矩。

　　2006级机械设计及理论专业硕士毕业生王金童担任分离机构分系统主任设计师，分离机构分系统主要负责探测器5次分离中的3次连接分离任务。

　　2002级飞行器设计与工程专业校友何秋鹏，此次担任嫦娥五号总体副主任设计师，主要负责着陆器的构型布局和总装设计工作。2003级飞行器设计与工程专业校友禹志，担任总体副主任设计师，承担轨道器的机械总体设计和总体技术状态控制工作。2004级飞行器设计与工程专业硕士毕业生王勇，担任轨道器结构分系统主任设计师；2004级电气工程及自动化专业校友高珊此次参与了轨道计算和分析的工作；2007级交通运输（民航机务工程）专业校友朱舜杰担任总体设计师，主要负责嫦娥五号飞行控制工作。

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