——天宫一号资源舱单框架控制力矩陀螺研发侧记
在浩瀚的宇宙中，重达8.5吨的天宫一号目标飞行器平稳地在茫茫星际间飞行。而要确保如此“庞然大物”能够一直平稳运行并与神舟八号飞船实现精准对接绝非易事。
那么，“天空一号”的“控制神经中枢”在哪里？是什么？
发动机？动量轮？非也，是安装在“天宫一号”内的单框架控制力矩陀螺。
力矩陀螺作为姿态控制执行机构，利用动量交换原理，通过改变角动量方向来产生控制力矩。因此，力矩陀螺的精度和可靠性，直接关系到交会对接任务的实施。
然而，作为确保圆满完成交会对接任务并实现天宫一号目标飞行器长期在轨稳定工作的核心技术产品，力矩陀螺的研制过程却并非一帆风顺：研发起步晚、国外技术封锁……然而，中国航天科技集团公司五院502所相关研制人员奋勇拼搏，用自己的辛勤汗水研发出了稳定可靠的控制力矩陀螺，力保交会对接任务圆满成功。
量身定做完美力矩陀螺
“在相同的角动量条件下，一个力矩陀螺产生的力矩相当于数百个动量轮，控制力矩陀螺的能效比远远大于动量轮。”502所产品总工程师张激扬用一个形象的比较解释了“天宫一号”采用控制力矩陀螺的原因。
2005年，单框架控制力矩陀螺项目正式立项，研制工作交付给了该所机电产品研制中心。研制人员在兴奋的同时，也感觉到肩上的担子光荣而沉重。
“我们要做最好的产品”。面对全新的要求、全新的产品，研制人员横下一条心。
原理样机搬来了，设计图纸摊开了，办公室的灯被彻夜点亮，一场技术攻坚战悄然打响。
采用怎样的配置方式，建立怎样的技术接口，采取什么样的技术方案，各项指标如何分解……一系列亟待解决的问题摆在了研制人员面前。
可行性分析、技术方案、可实现性分析、保障条件……一项项设计研制方案逐渐丰富起来。
天宫一号目标飞行器要稳定在轨飞行2年，完成3次交会对接任务。因此，延长产品设计寿命，留有充足的余量便成了设计人员必须要考虑的问题。经过努力攻关，设计人员将力矩陀螺的设计寿命确定为8年。
起步晚，但技术不能落后；应用晚，但产品质量要高。
“量体裁衣”、完美设计，在综合各项试验任务要求后，研制人员最终确定出最佳的设计方案。
奋起直追掌握关键技术
国外控制力矩陀螺的研制起步早、应用快。前苏联和美国分别在上世纪60年代和70年代将控制力矩陀螺应用于空间站并取得成功。
他山之石可以攻玉。研制人员在立足自身研制的基础上，积极地学习国外成熟经验，充实自身技术储备。他们紧紧盯住国际上该技术研发的进展情况，对美国及欧洲国家的控制力矩陀螺的发展和趋势如数家珍。
同时，在研制中，研制人员坚持走自己的研制技术路线，自力更生。他们抓住每一个有用技术信息，认真分析来龙去脉，并与自己设计的产品进行对比，发现自己产品的不足并进行完善。
学习、消化、吸收、再创新。该所研制人员在充分学习借鉴国外成功经验的基础上，牢牢把握不断提升产品性能和保证产品可靠性的研究思路，对关键技术问题进行了深入分析、论证及实验，实现了多项关键技术的突破。
充分验证确保产品可靠
通往成功的道路上，并非一帆风顺，科学试验也不例外。
在某次电性件试验中，熬了一个通宵的研制人员，努力睁大了疲惫的眼睛，稍稍呼吸了一口清晨的新鲜空气，但就在刹那间，正在测试的陀螺转子系统突然发生抱死故障，显示屏上的数值停止了跳动。
测试间里的空气瞬间凝固了，时间定格在了清晨7点。
此时还未到上班时间，但一个个急促的电话便把相关研制人员召集到一起研究问题。
“仔细分析测试数据，拆解产品，尽快找出故障原因！”
设计人员仔细分析，认真比对，最终找到了问题原因，确认由于材料线膨胀系数不匹配，造成高温环境下高速轴系两端轴承不同心，引起高速转子轴系振动加大，最终导致发生了抱死故障。
问题查清后，设计人员及时总结整理试验数据，进行了大量的计算分析并试验验证，迅速制定出高刚度轴系支承的设计方案，克服了高低温环境带来的高速转子轴系振动加大问题，排除了此类故障。
一个个难关被攻克，一项项技术被突破、一条条经验被提炼。产品技术难题逐步攻关后，产品逐步定型下来。2009年，陀螺产品最终顺利通过全部鉴定级试验。
2010年，控制力矩陀螺项目完成验收工作，验收组对本项目所做的工作给予了高度肯定：关键技术已经突破，达到了直接应用于正样产品的技术状态。
如今，6台单框架控制力矩陀螺稳稳地固定在了天宫一号目标飞行器的资源舱内，静静等待着交会对接任务的到来。（景鹏）
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