从陀螺获取灵感解决轴承摩擦特性评估难题，为航天国之重器打造高可靠“神经元”，跟教育小微一起来看天津大学、哈尔滨工业大学的科技创新成果——
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天津大学科研团队
解决轴承摩擦特性评估难题
助力我国实现关键基础零部件
自主可控
两个陀螺同时转动，哪个先停下来？很多孩子都玩过的陀螺游戏，竟意外成了天津大学机械工程学院任成祖教授课题组跨界解决轴承摩擦特性评估难题的灵感。近日，相关研究成果以“基于动能变化测量滚动轴承的当量摩擦系数”为题发表在国际著名期刊《摩擦》上。
深耕高精度滚动轴承超精密加工技术与装备研究的任成祖在科研中遇到一个难题：在太空等极端环境，高精密轴承的摩擦越少、能量的损耗越小越好。但同一条生产线上产出的几乎一模一样的超高精密轴承，哪个的摩擦性能更好一些？他发现，使用传统的摩擦力矩传感器评测滚动轴承的摩擦性能存在工况依赖性强、离散性大、稳定性差等问题，无法区分出高精密轴承摩擦性能极为微小的差异。
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当量摩擦系数测量原理及测量装置示意图。新华社发
受陀螺旋转游戏的启发，团队提出了一种基于动能定理的滚动轴承当量摩擦系数的测量方法。“就像不同设计品质的陀螺停止总有先后，能量的耗散也就是摩擦做功可以随时间反映出来。”任成祖解释说。
团队成员从使用评估的角度出发，思考如何设计出在空天、新能源汽车等领域具有更高服役可靠性和极端工况适用性的高精度轴承。他们通过精巧的装置设计，使轴承像陀螺一样高速旋转直至停下，整个过程以时间为中介，巧妙地搭建起动能损耗和摩擦力矩的测算关系，最终实现摩擦特性的评估。
新方法大幅提升了轴承摩擦性能的测量精度，为推动产业进一步升级、助力我国实现关键基础零部件自主可控奠定技术基础。
哈尔滨工业大学科研团队
为航天国之重器
打造高可靠“神经元”
近日，中国航天科技集团在京组织哈尔滨工业大学科技成果鉴定会，由多位院士组成的鉴定委员会一致认为，哈工大牵头的高可靠长寿命航天电器研究成果拥有多项自主知识产权，关键核心技术自主可控，总体技术水平国际先进，关键指标达到国际领先水平。该成果将典型航天电器产品寿命从2万次提升至20万次，关键性能参数和寿命一致性提升36％，成为掌握航天电器创新主动权的典型案例。
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哈工大教授翟国富（中）指导团队成员进行科研攻关。新华社发（尹霖 摄）
哈工大电气工程及自动化学院院长、成果主要完成人叶雪荣介绍，如果把航天装备控制系统比作一个复杂的“神经网络”，那么航天电器就是整个神经网络中无处不在、不可或缺的“神经元”。而航天电器机电一体化结构复杂、服役环境极端苛刻，以往航天电器失效约占电子元器件失效总量的50％，成为制约电子元器件高质量发展的难题。
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哈工大教授叶雪荣（左一）指导团队成员进行科研攻关。新华社发（尹霖 摄）
哈工大电气工程及自动化学院教授、成果第一完成人翟国富带领团队，首创质量一致性理论，突破了航天电器极端环境高可靠长寿命设计、全寿命周期质量一致性正向设计等关键核心技术，制定了我国首个质量一致性设计航天标准，研制了国际首套全寿命周期质量一致性设计软件，大幅提升了航天电器可靠性和质量一致性。
该成果获授权国家发明专利116项，在国际顶级期刊等发表SCI论文117篇，自主研制142个系列高可靠性、高质量一致性航天电器，已在航天、航空、电子、船舶等领域国家重大工程中系列化应用，为天宫空间站、长征系列运载火箭、国产大型客机C919、新一代高速列车“复兴号”等国之重器提供了重要支撑。
文字 |陈欣然、陈思、刘晓艳、曹曦、刘培香、陈昊
图片 |新华社
来源 |《中国教育报》
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