從陀螺獲取靈感解決軸承摩擦特性評估難題，為航天國之重器打造高可靠“神經(jīng)元”，一起來看天津大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的科技創(chuàng)新成果——

天津大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)
解決軸承摩擦特性評估難題
助力我國實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件
自主可控

　　兩個(gè)陀螺同時(shí)轉(zhuǎn)動，哪個(gè)先停下來？很多孩子都玩過的陀螺游戲，竟意外成了天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院任成祖教授課題組跨界解決軸承摩擦特性評估難題的靈感。近日，相關(guān)研究成果以“基于動能變化測量滾動軸承的當(dāng)量摩擦系數(shù)”為題發(fā)表在國際著名期刊《摩擦》上。

　　深耕高精度滾動軸承超精密加工技術(shù)與裝備研究的任成祖在科研中遇到一個(gè)難題：在太空等極端環(huán)境，高精密軸承的摩擦越少、能量的損耗越小越好。但同一條生產(chǎn)線上產(chǎn)出的幾乎一模一樣的超高精密軸承，哪個(gè)的摩擦性能更好一些？他發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的摩擦力矩傳感器評測滾動軸承的摩擦性能存在工況依賴性強(qiáng)、離散性大、穩(wěn)定性差等問題，無法區(qū)分出高精密軸承摩擦性能極為微小的差異。

當(dāng)量摩擦系數(shù)測量原理及測量裝置示意圖。新華社發(fā)

　　受陀螺旋轉(zhuǎn)游戲的啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)提出了一種基于動能定理的滾動軸承當(dāng)量摩擦系數(shù)的測量方法?！熬拖癫煌O(shè)計(jì)品質(zhì)的陀螺停止總有先后，能量的耗散也就是摩擦做功可以隨時(shí)間反映出來。”任成祖解釋說。

　　團(tuán)隊(duì)成員從使用評估的角度出發(fā)，思考如何設(shè)計(jì)出在空天、新能源汽車等領(lǐng)域具有更高服役可靠性和極端工況適用性的高精度軸承。他們通過精巧的裝置設(shè)計(jì)，使軸承像陀螺一樣高速旋轉(zhuǎn)直至停下，整個(gè)過程以時(shí)間為中介，巧妙地搭建起動能損耗和摩擦力矩的測算關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)摩擦特性的評估。

　　新方法大幅提升了軸承摩擦性能的測量精度，為推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級、助力我國實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件自主可控奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)
為航天國之重器
打造高可靠“神經(jīng)元”

　　近日，中國航天科技集團(tuán)在京組織哈爾濱工業(yè)大學(xué)科技成果鑒定會，由多位院士組成的鑒定委員會一致認(rèn)為，哈工大牽頭的高可靠長壽命航天電器研究成果擁有多項(xiàng)自主知識產(chǎn)權(quán)，關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，總體技術(shù)水平國際先進(jìn)，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該成果將典型航天電器產(chǎn)品壽命從2萬次提升至20萬次，關(guān)鍵性能參數(shù)和壽命一致性提升36%，成為掌握航天電器創(chuàng)新主動權(quán)的典型案例。

哈工大教授翟國富（中）指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行科研攻關(guān)。新華社發(fā)（尹霖 攝）

　　哈工大電氣工程及自動化學(xué)院院長、成果主要完成人葉雪榮介紹，如果把航天裝備控制系統(tǒng)比作一個(gè)復(fù)雜的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，那么航天電器就是整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中無處不在、不可或缺的“神經(jīng)元”。而航天電器機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)復(fù)雜、服役環(huán)境極端苛刻，以往航天電器失效約占電子元器件失效總量的50%，成為制約電子元器件高質(zhì)量發(fā)展的難題。

哈工大教授葉雪榮（左一）指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行科研攻關(guān)。新華社發(fā)（尹霖 攝）

　　哈工大電氣工程及自動化學(xué)院教授、成果第一完成人翟國富帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，首創(chuàng)質(zhì)量一致性理論，突破了航天電器極端環(huán)境高可靠長壽命設(shè)計(jì)、全壽命周期質(zhì)量一致性正向設(shè)計(jì)等關(guān)鍵核心技術(shù)，制定了我國首個(gè)質(zhì)量一致性設(shè)計(jì)航天標(biāo)準(zhǔn)，研制了國際首套全壽命周期質(zhì)量一致性設(shè)計(jì)軟件，大幅提升了航天電器可靠性和質(zhì)量一致性。

　　該成果獲授權(quán)國家發(fā)明專利116項(xiàng)，在國際頂級期刊等發(fā)表SCI論文117篇，自主研制142個(gè)系列高可靠性、高質(zhì)量一致性航天電器，已在航天、航空、電子、船舶等領(lǐng)域國家重大工程中系列化應(yīng)用，為天宮空間站、長征系列運(yùn)載火箭、國產(chǎn)大型客機(jī)C919、新一代高速列車“復(fù)興號”等國之重器提供了重要支撐。