奇石樂與 Beyond Gravity 最新合作開發(fā)了專用驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)，為衛(wèi)星夾層板中的螺紋嵌件創(chuàng)造了兼具移動(dòng)性與高效性的測(cè)試方法。得益于這項(xiàng)創(chuàng)新，這家瑞士航天工業(yè)供應(yīng)商不僅保障了自身產(chǎn)品質(zhì)量，還能為客戶提供需要的現(xiàn)場(chǎng)支持。目前，奇石樂已向 Beyond Gravity 交付第二臺(tái)驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)。

衛(wèi)星制造：在 Beyond Gravity，需對(duì)航天設(shè)備開展多項(xiàng)測(cè)試，其中包括夾層板載荷測(cè)試

太空領(lǐng)域容不得任何差池。倘若組件與系統(tǒng)出現(xiàn)故障或質(zhì)量缺陷，即便能夠修復(fù)，也需投入極高的成本與精力，且可能引發(fā)嚴(yán)重后果。正因如此，對(duì)火箭、衛(wèi)星及航天器的所有組件開展深度測(cè)試至關(guān)重要。測(cè)試技術(shù)與測(cè)試流程在航天領(lǐng)域占據(jù)核心地位，近幾十年來，這些領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)突破性發(fā)展。但針對(duì)某些特定測(cè)試需求，目前仍欠缺成熟適用的解決方案。

Beyond Gravity 是歐洲航天工業(yè)的領(lǐng)先供應(yīng)商之一，在六個(gè)國家（瑞士、瑞典、奧地利、美國、芬蘭、葡萄牙）設(shè)有 12 處分支機(jī)構(gòu)，員工人數(shù)超 1800 人?？偛课挥谔K黎世的 Beyond Gravity，是火箭結(jié)構(gòu)件及各類衛(wèi)星產(chǎn)品的領(lǐng)先供應(yīng)商。其客戶涵蓋歐洲航天局（ESA）、美國國家航空航天局（NASA），以及眾多商業(yè)航天企業(yè)與國際航天機(jī)構(gòu)。在其蘇黎世航天測(cè)試中心，可對(duì)中大型結(jié)構(gòu)件開展各類振動(dòng)與振動(dòng)臺(tái)測(cè)試、環(huán)境氣候測(cè)試，以及其他載荷測(cè)試（包括沖擊、火工沖擊、熱沖擊、跌落測(cè)試等）。

衛(wèi)星結(jié)構(gòu)移動(dòng)式驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)

Beyond Gravity 旗下衛(wèi)星結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)部門生產(chǎn)并測(cè)試的產(chǎn)品，包含衛(wèi)星用輕質(zhì)夾層板 —— 既涵蓋原型件，也包括批量達(dá) 100 件甚至更多的量產(chǎn)件。Markus Wyss 已在 Beyond Gravity 任職 15 年，專攻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域。作為質(zhì)量工程師，他主要負(fù)責(zé)銜接生產(chǎn)與測(cè)試環(huán)節(jié)。他介紹道：“我們找到奇石樂，希望能開發(fā)一臺(tái)新型驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)，用于對(duì)夾層板嵌件進(jìn)行無損載荷測(cè)試。此前使用的舊設(shè)備源自某大學(xué)項(xiàng)目，已服役多年，面臨故障率不斷攀升的問題?！?/p>

從左至右：Alex Schaad、Markus Wyss（均來自 Beyond Gravity）與 Marvin Tüscher（來自奇石樂）站在驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)前；右側(cè)是待測(cè)試的衛(wèi)星用夾層板之一。

衛(wèi)星夾層板尺寸最大可達(dá) 4×3 米，每塊面板均設(shè)有若干螺紋嵌件，用于連接各類組件?！案鶕?jù)技術(shù)規(guī)格要求，每個(gè)嵌件需承受最高 4 千牛（kN）的載荷，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)為 99 秒。對(duì)我們而言，最重要的是記錄力值曲線，以便納入提供給客戶的測(cè)試文件中。當(dāng)然，驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)的移動(dòng)性也是關(guān)鍵特性 —— 這能讓我們?cè)趶S房?jī)?nèi)靈活移動(dòng)，必要時(shí)還可攜帶前往客戶現(xiàn)場(chǎng)提供支持?！盡arkus Wyss 補(bǔ)充道。這套被命名為 “驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)” 的解決方案，由奇石樂定制產(chǎn)品線（CPL）的工程師團(tuán)隊(duì)研發(fā)。最初采用 NCFH 機(jī)電壓裝模塊與 maXYmos NC 的方案，經(jīng)評(píng)估后發(fā)現(xiàn)移動(dòng)性未能達(dá)標(biāo)。因此工程師團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開發(fā)了專用測(cè)試頭，集成了夾持器、帶位移測(cè)量系統(tǒng)的氣缸、三個(gè)壓電式力傳感器，以及奇石樂 maXYmos TL 過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

奇石樂為 Beyond Gravity 衛(wèi)星測(cè)試項(xiàng)目提供的移動(dòng)式驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)，由集成傳感技術(shù)的測(cè)試頭，以及搭載過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電子設(shè)備箱兩部分組成。

“我們的解決方案采用力控模式，因此載荷測(cè)試的控制與調(diào)節(jié)（包括變形位移測(cè)量），均可嚴(yán)格按照客戶的具體技術(shù)要求精準(zhǔn)執(zhí)行?！?奇石樂 CPL 開發(fā)工程師 Marvin Tüscher 表示，“通過這種設(shè)計(jì)，在 100 牛（N）至 4 千牛（kN）的全測(cè)量范圍內(nèi)，測(cè)試精度可控制在目標(biāo)值的 3% 以內(nèi)。此外，借助位移測(cè)量系統(tǒng)，該方案還能以 ±0.07 毫米的精度監(jiān)測(cè)嵌件的軸向位移。若出現(xiàn)超出允許范圍的大幅變形，系統(tǒng)會(huì)立即中斷測(cè)試流程，避免夾層板受損；當(dāng)作用力超出或低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)生成錯(cuò)誤提示?！?整套電子設(shè)備（含過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）均集成于便攜箱體中，使這臺(tái)驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)便于移動(dòng)。目前，該系統(tǒng)已在 Beyond Gravity 現(xiàn)場(chǎng)完成校準(zhǔn)。

第二臺(tái)嵌件載荷測(cè)試機(jī)已完成交付

如今，這臺(tái)驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)在 Beyond Gravity 幾乎每天都投入使用，平均每日測(cè)試 1-2 塊衛(wèi)星夾層板?！拔覀兣c研發(fā)團(tuán)隊(duì)的合作非常順暢，”Markus Wyss 表示，“奇石樂的技術(shù)支持響應(yīng)極快，服務(wù)體驗(yàn)堪稱完美?！?在對(duì)每個(gè)嵌件進(jìn)行載荷測(cè)試時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成 PDF 格式的力值曲線報(bào)告，以便與客戶分享。

該驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)內(nèi)置 3 個(gè) 奇石樂 9301C 壓電式力傳感器，可在最長(zhǎng) 99 秒的時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，對(duì)最高 4 千牛（kN）的力進(jìn)行測(cè)量。

在此基礎(chǔ)上，Beyond Gravity 額外訂購了第二臺(tái)驗(yàn)證載荷測(cè)試機(jī)，作為備用設(shè)備，以防第一臺(tái)設(shè)備處于維護(hù)狀態(tài)，或用于客戶現(xiàn)場(chǎng)支持。憑借著持續(xù)改進(jìn)的理念，團(tuán)隊(duì)還為新設(shè)備加裝了額外的阻尼元件，以防止設(shè)備因過載受損。Markus Wyss 總結(jié)道：“通過定制產(chǎn)品線業(yè)務(wù)，奇石樂充分展現(xiàn)了其專業(yè)實(shí)力，是我們珍視的合作伙伴。展望未來，雙方有望在美國開展合作 —— 當(dāng)?shù)赝瑯由婕靶l(wèi)星夾層板的制造與測(cè)試業(yè)務(wù)。當(dāng)然，在 Beyond Gravity 的其他項(xiàng)目中，也存在更廣泛的合作空間?！?/p>