“天宮一號(hào)”的成功發(fā)射,與運(yùn)載火箭的運(yùn)轉(zhuǎn)正常密不可分。據(jù)悉,在火箭的身上裝有8個(gè)壓力傳感器,專門記錄火箭在飛行過程中壓力變化,而這些傳感器的生產(chǎn)單位是南京的一家民營企業(yè)——高華科技有限公司。
功能:壓力傳感器為火箭飛行提供修正建議
據(jù)高華科技總經(jīng)理李維平介紹,本次“天宮一號(hào)”的裝載火箭上配置了8個(gè)壓力傳感器,分別安裝在捆綁式助推器和整流罩上。在火箭發(fā)射到進(jìn)入軌道的500多秒里,隨著整流罩的脫落,壓力傳感器的工作時(shí)間只有400秒左右,但是發(fā)揮的作用可不小。火箭在飛行過程中受到的各種壓力由傳感器實(shí)時(shí)地記錄下來,再由控制系統(tǒng)傳送到地面遙感中心,地面的模擬軟件會(huì)根據(jù)飛行高度以及其他參數(shù),算出現(xiàn)在的壓力理論值有多少,再和傳感器傳回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),以此來了解火箭的飛行狀態(tài)如何。傳感器的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)采集的,遙感中心每隔一段時(shí)間來觀測(cè)一次?!斑@個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于下一次設(shè)計(jì)火箭飛行非常重要,比如火箭進(jìn)入平流層以后,傳回的壓力數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)相差比較大,那可能就是火箭箭體在飛行過程中出現(xiàn)了問題,受到的氣壓發(fā)生改變,下一次飛行時(shí)就要進(jìn)行修正?!崩罹S平說。
研制:技術(shù)人員用半年時(shí)間精雕細(xì)琢
壓力傳感器就是將芯片內(nèi)置在不銹鋼外包裝里,再通過焊接電路板進(jìn)行封裝。它的使用范圍很廣,汽車、醫(yī)療機(jī)械中很多地方都會(huì)用到,但是火箭上使用的壓力傳感器要求最高?!笆紫龋w積必須要小,重量也越輕越好。其次,可靠性一定要過關(guān)。在驗(yàn)收的過程中,要經(jīng)過各種環(huán)境的考驗(yàn),保證火箭起飛高速運(yùn)行后也能夠正常工作?!崩罹S平從公司的陳列室拿出一個(gè)樣品給記者看,這個(gè)傳感器直徑26毫米,高度也只有十幾厘米,重幾十克,看上去和一個(gè)普通的大螺帽沒有什么區(qū)別,可是它能在零下20攝氏度到零上60攝氏度以及各種強(qiáng)磁場(chǎng)、真空環(huán)境中運(yùn)行。
“這樣一個(gè)小東西,我們花了半年多來制造。”工作人員說,壓力傳感器的原理就是外部壓力作用于硅芯片,通過集成電路將力信號(hào)改變成電信號(hào)輸出?!罢f起來簡單,但是這里面的工序不下數(shù)百道,所有的焊接、封裝都要在顯微鏡下完成?!惫ぷ魅藛T說,當(dāng)時(shí)處理導(dǎo)線的外皮時(shí),一般都用剝線鉗將外皮刮掉,但這樣容易損傷里面的銅質(zhì)金屬層,后來研發(fā)人員想辦法用熱剝鉗燙掉外皮,這才得到滿意的導(dǎo)線。在制造過程中,像這樣精細(xì)操作的例子不勝枚舉。
目標(biāo):做國際一流的傳感器企業(yè)
李維平說,競(jìng)爭(zhēng)為天宮一號(hào)提供壓力傳感器的共有三家單位,其他兩家都是軍工生產(chǎn)企業(yè),在最后的角逐中,高華的產(chǎn)品脫穎而出,成功中標(biāo)?!拔覀兊漠a(chǎn)品體積是其他兩家的一半,可靠性也更強(qiáng)。因此最后選擇了我們?!崩罹S平說,全國生產(chǎn)壓力傳感器的企業(yè)有上千家,但是能做到航天產(chǎn)品的水平,還沒有幾家。這一切,都得益于團(tuán)隊(duì)的研發(fā)能力。高華公司由南京大學(xué)、南京理工大學(xué)的幾位碩士在研究所里創(chuàng)立?!爱?dāng)時(shí)第一次接觸到了傳感器技術(shù),覺得其中大有潛力,我們幾個(gè)人就組建了這個(gè)企業(yè)?!崩罹S平說,目前公司與國內(nèi)的北大、南大、東大以及知名科研院所都建立了合作關(guān)系,擁有南京市MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))傳感工程研究中心,是國內(nèi)少有的掌握全部關(guān)鍵工藝技術(shù)的廠家。
目前,公司年產(chǎn)值5000萬元,每年生產(chǎn)傳感器達(dá)到20萬支左右,但是李維平不滿足?!皣H一流的傳感器企業(yè)的年產(chǎn)量都在百萬支以上,我們接下來就要做大規(guī)模。”另外,高華還在謀求打造完整的產(chǎn)業(yè)鏈,以打破國內(nèi)企業(yè)主要做封裝、芯片大多由國外進(jìn)口的“怪圈”?!澳暇┯⑻厣袼构菊谘邪l(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的傳感器芯片,我們正在與其進(jìn)行合作,一旦成功,生產(chǎn)出的傳感器就將完全國產(chǎn)化?!?/p>