新青年·上封面|北斗三号卫星星上产品研制者唐仁杰:每天都在和“1毫米”较劲

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封面新闻 2020-08-03 14:11 52405

刘帅 封面新闻记者 杨晨

人物名片:唐仁杰,1986年,中共党员,2009年参加航天工作,四川航天燎原科技有限公司无线电装调骨干人员。主要负责3D- PLUS、QFN、QFP等星上产品高难度元器件的装焊及返修工作。身为单板调试专家、拥有10项国家专利的唐仁杰积极带头开展各种卫星产品硬件电路的调试和技术攻关创新。

近日,北斗卫星导航系统提前半年完成全球星座部署,开通全系统服务。

8月3日,中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其在相关发布会上表示,400多家单位、30余万科技人员集智攻关,攻克星间链路、高精度原子钟等160余项关键核心技术,突破500余种器部件国产化研制,实现北斗三号卫星核心器部件国产化率100%。

核心器部件达到国产化率100%,是中国航天几代人接力,设计、打磨、创新的结果,星辰大海里只争朝夕。如今这根接力棒,传到了唐仁杰手里。

作为一名北斗三号卫星星上产品研制者,唐仁杰需“十年磨一剑”的耐力,还要有“穿针引线”的精细,与每一毫米较劲。“产品打造的每一步,都是以毫米计量。可能只是一个器件引脚形成的焊点,也可能是一根电阻器折弯的幅度,移动的每一毫米都决定着卫星上天后的成败。如果失之毫厘,定会差之千里。”

为了提高效率,“走”稳每一毫米,喜欢手工的他还根据产品特征搞小发明,设计出配套的精密工艺设备,提高航天产品制造和“自”造的技术水平。

唐仁杰所在的四川航天技术研究院下属的四川航天燎原科技有限公司卫星产品事业部,在2010年至2019年之间,承担了多个前方科研院所设计北斗卫星导航系统的卫星产品生产任务,先后生产星上机箱百余台,电路板五千余块,任务涉及电装、固封以及调试等诸多工作。

平常生活有“巧思”

一把衣架传动起女儿的电动摇篮

热爱手工或者发明创造的人,童年都是相似的:对家里的电器“下手”,拆了又装,装了又卸。

儿时的唐仁杰,也是在这样看似“捣乱”,却又充满童真和想象力的时光里度过。父母也并未对他的创意有所反对,甚至打骂,所以他还常常旧物利用,捣鼓出一些“作品”:小到一把用废弃金属片和木料打磨出的锯子,大到一副可以来回拉动的电瓶门帘。

“从小好奇心就强,看着别人做了,总想去尝试。”说话有条不紊,细声细气的他,评价自己还算是一个“内向”的人,喜欢沉醉于个人的手工世界里。只是孩童时的唐仁杰并没想到,未来自己还能为冲出云霄的北斗导航卫星,亲手打造产品。

尽管大学主攻的是电子专业,但唐仁杰又自学了机械类书籍。“我们做电子产品,离不开机械类相关知识。像我们组装和焊接需要用到的工装件,就是与机械相关。”

社交平台上,其他人都乐衷于浏览或收藏搞笑娱乐的内容,而唐仁杰的“猜你喜欢”中往往推荐的都是手工或者设计类短视频。“有的设计很巧妙,挺有意思。多看看,对我工作解决一些技术问题,都有启发。”

生活中出现的“小难题”,唐仁杰也善于“动手”解决。家中孩子幼时,每晚需要哄睡。夫妻俩工作都比较繁忙,怕照顾不过来,唐仁杰便“发明”了一架解放双手的电动摇篮。

物料都来自家中现成和平日里淘宝购买的元器件。他找来一个衣架捏出“几”字状,顶部系条细绳与摇篮相连。再做动力装置,把电机连在衣架“几”字两端,通电后衣架成为了一个传动节,围绕中轴旋转后,促使摇篮做往复运动,达到人工“摇”篮的效果。

焊接星上产品以毫米计

要用50倍放大镜检查是否有裂纹

生活中给孩子做电动摇篮,只需要唐仁杰动动巧思。而给北斗卫星导航系统做星上产品,还必须拿出一个追求“百分百”的态度。“做航天产品,我们不会像平常的家电商家一样,承诺售后保修。因为,我们必须保证出产产品的绝对品质,不能留一丝的问题。”

表面上看,做星上产品与做普通的电子产品无异。例如电路板的焊接都是采用锡铅焊。但焊接时要求的环境、人员操作以及检验的标准,大不一样。

工作时间,唐仁杰都需要穿好统一的工作服,并戴好头套。焊接工作环境,必须保证一定的湿度和温度。而在进入焊接车间之前,唐仁杰还得经过一条风淋通道,去除身上的静电。

操作过程中,对唐仁杰等技术人员的要求更高。手握的电烙铁下,所要焊接的焊盘宽度也许只有0.2mm。“产品内部,每一个器件上都会有多个引脚,焊接工作其实就是将每个引脚与底下的焊盘相连。越微小的器件,焊点就越小。”

每一套产品有成千上万个焊点,而每一个毫米级别的焊点都需要达到特定的要求。焊接完成后,除了机检外,有时还得依赖人工做可视化检查,通常要借助10倍-50倍的放大镜,去查看每一个焊点是否有裂纹,或者覆盖率是否达到质量要求。焊点所要达到的精度,可想而知。

“所以做好我们这个工作,需要时间的积累。焊点小,每次焊接的时间只有短短几秒。老师傅练得久,就能很好感知力度,掌控时间,一焊一个准。”唐仁杰说,不熟悉的年轻人效率都低,半天也就只能焊一、两个。“关键是质量有时还不达标。但产品特殊,往往只能依赖人工,在这毫厘之间较量。”

产品工艺设备自己造

器件组装效率提升8倍且一次成形

卫星产品特殊,是因为其产量极少且质量要求高,不可能有大规模生产的流水线,市面上也不会流通配套生产的工具。

但为了提高生产效率,唐仁杰偶尔也会根据产品特殊性,研发制作工艺设备,满足一些精细零件的焊接或组装。

“以这个引线电阻器为例。”采访中,唐仁杰用手指捏起了一根直径只有0.54mm如针般的轴向通孔元器件。“在电装过程中,我们需要把这个器件折弯成一个轴对称的‘门’字形状,使其两个末端可以各自垂直插入印制板焊盘上的两个孔内。”

他表示,折弯后不仅孔距必须匹配,而且末端还得在0.8mm的小孔内,处于居中的位置,与孔壁保持至少0.1-0.2mm的间隙。“技能要求高,成形的间距要准确,而且用钳子折弯时,力度还要到位不能有偏倚。”

随即,唐仁杰向记者展示了一把特殊的钳子。他先将手中的电阻器放入钳子头上的凹槽中。凹槽前方设有平行的两个尖端,可伸入目标孔中,一旁的齿轮还可以调整尖端的间距。唐仁杰捏紧手柄快速按压,带动滚轮滑动,钳子就可以根据尖端间确定的长度对电阻器进行折弯,并形成直角。

“如何快速准确成形,又减去手工劳作带来的不确定性和误差,只能自己研发工具。”13年左右的时候,唐仁杰的脑海中,就开始构画一个通过按压就能让电阻器成形的钳子模型。当时,风头正劲“3D打印”又唐仁杰提供了思路。“可以先使用低成本3D打印,既保证仿真模型的现实成形,又不需要考虑具体的金属加工原材料问题。”

经过五个版本的“升级”和改装,这个轴距可调式轴向元器件双边无损成形钳“面世”。其可通过调距组件完成不同器件的成形工作,固定模块、成形滚轮的设置,可保证成形过程器件不受损等。

实际操作中,唐仁杰设计的特殊钳子成形尺寸设置准确、一次成形使用方便、重复成形精度极高。同时,因可快速调节尺寸,成形钳降低了对操作人员的技能要求,稍加培训就可上岗操作,效率提升8倍,且一次成形合格率达100%。

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评论 4

  • 凉云暮叶 2020-08-03

    科技人员辛苦了

  • 孤老序 2020-08-03

    看到我国这么多卫星,让人振奋

  • 行雁书 2020-08-03

    向航天人致敬!

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