中物院总体所离心机研制历史

浏览:2192

        以离心机为代表的超重环境模拟试验装置是一种利用旋转来模拟特定高重力场加速度环境的试验设备,广泛地应用于国防科研和国民经济建设的多个领域。其中较为典型的离心模拟实验装备如例行试验离心机是导弹战斗部及机载电子学系统超重环境考核的重要设备;计量离心机是制导与惯性系统性能考核与精度评定的关键设备;土工离心机为岩土离心模型试验提供了重要的研究手段,广泛用于堤坝、边坡地基、挡土结构、路基、隧道、重要建筑物基础等方面的工程应用研究,是评估岩土工程设计结果的合理性、安全性和经济性等的重要设备;另外还有用于飞行员和宇航员训练的动态飞行模拟器等。

 

       总体工程研究所出于自身核武器研发的需求,早在上世纪60年代开始离心机试验设备的研发和应用工作,相继研制成功了当时亚洲最大的1号例行离心机和用于传感器标定的计量离心机。通过不断尝试和摸索,总体所逐步掌握了离心机设备结构设计、动静力学分析、加速度精度控制、微弱信号的采集传输处理、离心机故障诊断及保护等相关设计技术,并培养出了一支由设计、力学分析和环境试验专业人员组成的配套合理的技术队伍,为总体所在超重环境模拟试验装备研发领域有所作为打下了坚实的基础。

 

       从上世纪八十年代末开始,随着我国国民经济的快速发展,国内对离心机试验设备的需求逐步增加,总体所敏锐地发现并成功地抓住了这一发展机遇,成立了专门的离心机非标准设备研究室,逐步实现了总体所离心机设备研发的跨越式发展。在继续发展例行、计量类离心机研发技术的同时,适时开拓国内土工离心机研发等新领域。先后为国内不同单位研制了不同类型、不同规模的离心机三十余台,合同总额超过亿元,成为了国内该领域的“持牛耳”者。在离心实验装备研发方面,总体所获得了国家科学大会奖二项,军队科技进步一、二、四等奖各一项,国防科工委科技进步二等奖一项,充分展示了总体所在离心实验装备研制方面的雄厚技术实力。

 

       在例行离心机方面,先后为国内不同单位研发不同规模的设备12台。离心机最大容量达到400g.t,最大加速度250g,臂长可达10m以上,试件最大质量4000kg。除了实现超重力场环境模拟外,还实现了离心—振动、离心—温度—气动协调加载等复合试验功能,整体技术水平国内领先。

 

       从上世纪90年代后期开始,国内的土工离心机进入了第二次快速发展阶段。总体工程研究所成功抓住了机遇,承揽这一阶段国内所有11台土工离心机的研制,先后为西南交通大学、长安大学、同济大学、浙江大学、成都理工大学等大学和长江水利科学院等研究院建立了指标更加先进的离心机。离心机的容量从25g.t发展到国内最大的500g.t,离心机的性能也逐步由原来单一功能发展到了多功能复合。开发研制了土工离心动态模拟试验中的打、拔桩及坑、洞开挖机械手,模拟地震波形的一维激振器系统和爆炸模拟冲击装置等,拓宽了试验研究的范围。总体所在复合土工离心机和离心机动态模拟装置的研发技术水平处于国内领先水平,并正在逐渐缩小与国外先进供应商的差距。

 

       在计量离心机方面,先后为国内不同单位研制成功研制该类离心机6台,有效半径0.15m~1.2m、最大加速度200g、加速度精度±0.1%~±0.0025%。

 

       在开展上述类型离心机的研发的同时,总体所还根据不同用户的需求积极研发不同类型的离心机试验装备。成功研发了用于引信解保机构考核的离心—自旋双环境快加速伺服离心机和用于电子元器件考核的40000g高速离心机。目前总体所正承担的国内精度指标最高的大g值高精度精密离心机、高动态仿真离心机和用于飞行模拟考核的动态惯性载荷模拟试验系统的研制工作。

 

       与此同时,总体所还密切关注着国内外离心机发展的动态和需求。与浙江大学、中国科学院等单位联合向国家申报了“十二五”国家重大科技基础设施项目—“超重力离心模拟与试验装置”,积极筹划巨型离心机、离心场下三维地震模拟装置和动态飞行模拟器的技术攻关工作,为我国超重环境模拟试验装置研发技术赶上和超过世界先进水平而努力。