“PIM問題攻關團隊夜以繼日進行改進仿真、試驗驗證工作,將饋源陣對整星主線進度的影響控制在最低范圍。”這是去年11月發布在航天科技集團五院西安分院內網上的一張“點贊卡”。
饋源陣設計師呂慶立介紹,PIM是無源互調的英文縮寫,是發生在大功率微波無源產品在收發共用通道中存在的共性問題,被稱為國際性難題,在文獻中幾乎很難找到解決辦法。西安分院首次與PIM問題的正面“交鋒”,是在處理其他型號問題的過程中,并對PIM問題有了初步淺顯的認識。
層層迷霧后的抽絲剝繭
幾年前,西安分院完成了某衛星天線饋源陣的初樣研制任務,呂慶立基于當時的認識對于饋源陣的設計進行了初步改正,并在常溫試驗中發現,饋源陣八個單元中有兩個發生了明顯的跳變。在高低溫情況下,所有的輻射單元都出現了無源互調的現象。如果不解決這一問題,將會直接影響衛星信號的接收,進而影響整星發揮作用。
問題遲遲得不到解決,眼看又過了一年,衛星總體在整星進度的壓力下甚至準備向用戶打報告降低在軌使用功率以減輕PIM的影響。為扭轉這一被動局面,西安分院成立PIM攻關小組,準備背水一戰。
形勢緊迫,饋源陣項目團隊加班加點成為常態。201廠房18號溫箱前和二樓中廳休息室、設計師的電腦前都成為討論問題的現場。然而問題依然沒有解決,大家的情緒不免有些沮喪。
“國外頂尖衛星公司用了幾十年的時間去研究解決這項世界性難題,不到兩年,我們能解決嗎?”面對大家的困擾,衛星天線項目負責人崔兆云鼓勵大家:“最黑暗的時刻就是離光明最近的時刻。”
結合大量的試驗數據,呂慶立想到以前設計過的一種旋轉關節模式轉換結構可以加以利用。不過變換這種轉換結構可不是簡單的事。
兩周后,圖紙完成并投產。隨后,外協加工單位加班,只用了十天就完成了兩套試驗件產品的加工。2013年11月,201廠房18號溫箱見證了令人激動的時刻:試驗件PIM通過溫變測試,全程PIM電平無跳動,饋源陣單元的PIM問題解決了。
然而,事情并沒有想象得那么簡單。2015年8月,由64個單元組成的饋源陣正樣產品即將交付,測試時,有14個單元的PIM指標超差。所有單元都是經過低PIM篩選的,怎么會有如此嚴重的PIM問題?2015年9月,饋源陣正樣產品歸零通知單下達。
重量級歸零戰難關
問題發生后,以崔兆云、呂慶立為首的設計師團隊首先進行了問題分析,在分院各部門及天線所的大力協調下,他們采用了板面抑制無源互調綜合治理方法,使饋源陣的PIM問題最終被攻破,并趕在整星力學振動試驗前交付了產品參加試驗,保住了整星的大節點。
饋源陣返回分院后,又做了四次全陣PIM測試以及多個可靠性驗證,最終以高質量完成了歸零。在該衛星PIM專項復查會上,五院質量部副部長范燕平感嘆地說:“我原以為你們掉進PIM問題的坑里出不來了,沒想到你們竟然爬出來了。”
從2015年9月到2016年3月底,參與任務的設計人員幾乎沒有喘息的機會。在此期間,南附樓的測試試驗幾乎24小時不停歇。回憶起整個研制過程,除了自身承受的壓力,呂慶立覺得最困難的時候,還是在現場操作的過程中給饋源陣包熱控工藝膜的過程。在狹窄的透波溫箱里,設計師和AIT操作人員要在里面待1~2個小時。由于空間狹窄,大家只能蹲著操作,包裹完,每個人都腰酸背疼腿發麻。
在整個歸零過程中,從中國工程院院士范本堯到項目總師李祖洪,再到分院各級給予任務的支持,在型號任務歸零過程中享有了各項“優先權”,使歸零工作能夠在最短的時間內完成。通過26項測試試驗獲取近400組數據。
充分測試饋源陣PIM問題的同時,在總體的協調下,技術人員對饋源陣周圍的發動機、擴熱板以及相關的產品都進行了PIM測試,排除了所有可能產生PIM問題的因素。
問題發生后,從型號總體到分院各級人員都沒退卻。在這樣的國際性難題面前,不拋棄、不放棄、一起克難關便是大家的制勝法寶。