当预警雷达天线于疾风骤雨中稳定扫描,织就空域感知天网;当光电吊舱“慧眼”在战机翼下精准凝望,洞穿战场迷雾;当核潜艇惯性平台于深海无声校准,锚定雷霆一击方位。旋转,赋予装备动态感知与行动之力。可旋转体与静止基座间,能量怎样畅行、信息如何无缝衔接?这全赖一个低调却关键的精密部件——滑环。它正是打破旋转束缚、连通动静两界的“万能接口”与“生命线”。
▲微型滑环
滑环,是实现旋转体与静止体之间连通信号、传输能量(电流)甚至传递介质(气体、液体)的核心精密部件。根据传输媒介的不同,主要分为电滑环、光滑环(传输光信号)、射频滑环、气/液滑环等。应用最广泛的是导电滑环。
一根高性能导电滑环,堪称精密机械与材料科学的结晶。其核心组件由合成材料制成的电刷与滑动触点表面材料制成的导电环构成核心接触。电刷通常采用贵金属合金材料(如金合金),精巧的“Ⅱ”型结构设计,凭借弹性力对称、稳定地压接在导电环的精密环槽内。这一看似简单的压接,确保了在高速旋转或严苛环境下,电信号与电功率(电流)能够连续、可靠、低损耗地跨越旋转界限。此外,绝缘材料、粘接材料、组合支架、精密轴承、防尘罩等辅助部件各司其职,共同支撑起滑环的结构强度、电气隔离、旋转精度与长期防护。正是这小小的“关节”,让旋转世界的信息流与能量流永不停歇。
▲滑环内部核心结构图
航空工业精密所研制的滑环,已在不同场景下展现其独特价值:
▶翱翔天际
滑环可应用于多型运输机、直升机的机载雷达,多型歼击机、无人机光电吊舱,平台惯导及旋转惯导等装备。其核心特点是体积小、质量轻、可靠性高,能完美适应军用飞机内部严苛的空间限制,成为战鹰感知与导航的关键。
▶探索寰宇
滑环可应用于天宫系列GNC控制力矩陀螺。采用特殊材料与工艺,可满足严酷真空环境下的信号传输需求,具备超高精度与超长使用寿命,为航天飞行器的精准姿态控制提供有力支撑。
▲航天飞行器用滑环
▶深蓝利剑
滑环可应用于多型核潜艇惯性平台,多型两栖攻击舰、艇等舰载雷达及舰载水面水下武器装备。采用耐腐蚀、耐盐雾、耐霉菌的“三防”材料,无惧海洋高湿、高盐、多霉菌的恶劣环境,保障舰艇水下潜行与海面制胜。
▲舰、艇用滑环
▶陆战核心
滑环可配备于多型特种车、坦克雷达等武器装备。通过特殊结构设计,具备超大功率、大电流传输能力(单路可达40A-1000A),满足车载重型装备的能源需求,虽体积较大但能量强劲。
▲特种车用滑环
▶雷达中枢
滑环可应用于监控雷达、测量雷达、阵地雷达、防空雷达等,具备光电液组合传输能力,能同时处理大功率、复杂信号、液体介质及光纤通信,是雷达多功能系统的“全能型旋转通道”。
▶精密之源
滑环可应用于单轴台、双轴台、三轴台、五轴台等各类惯性测试台,已形成系列化、标准化产品,可灵活提供视频信号、光纤信号、精密控制信号及电源动力传输,满足不同轴数、不同功能转台的多样化测试需求。
▲转台用滑环
精密所的滑环研发史,是一部与中国航空工业同频共振、不断自主突破的奋斗史诗:
1964年,为支撑本所核心产品——精密转台的研制重任,精密所正式开启滑环技术的探索之旅。次年,便成功研制出整体灌注式导电滑环,并应用于SLT-02型速率转台。1980年,精密所在国内首创精密瓷基导电滑环,不仅开辟了厚膜技术与陶瓷应用的新领域,更荣获国家发明三等奖、航空部科技成果二等奖,自此奠定了坚实的技术基础。1998年,叠片式导电滑环问世,为各类惯导转台提供了有力支持。
2005年,成功攻克多层光电组合式滑环技术,有效解决了复杂套装难题。2006年,为天宫系列GNC控制力矩陀螺量身研制的滑环,在神舟八号与天宫一号历史性的首次交会对接任务中大放异彩,为航天事业的辉煌篇章贡献了精密力量。2009年,精密所又成功解决静电陀螺导航平台系统滑环的“微小启动力矩”难题,为滑环的微型化发展奠定了坚实基础。2010年,叠片式整体加工滑环的问世,显著提升了信号传输的可靠性。2013年,中空系列滑环以轻量化、高可靠性的优势,成功服务于机载雷达领域。
2015年,大功率密封组合滑环的研制成功,满足了车载军用设备防淋雨、大功率的严苛需求。2016年和2017年,光电组合滑环、高速导电滑环分别成功应对复杂信号传输与极端转速的挑战。2019至2020年,精密所更是实现关键性突破:光电组合微型滑环、光电吊舱微型滑环的成功研制,不仅解决了国产化替代的难题,更满足了武器装备对极小空间、极轻重量、高可靠性的严苛要求,标志着微型化能力实现了质的飞跃。
2021年,多通路微型滑环再次攻克可靠性难关,展现了精密所的技术实力。2022年,光电组合滑环实现国产化替代并形成系列化产品,自主可控能力显著增强。2023年,长寿命大孔径滑环为防空装备提供了持久稳定的保障。2024年,光电液组合大功率滑环成功应用于大型调姿装备,更是标志着精密所在多介质、大功率集成传输技术领域达到了新的高度。
从最初服务于惯导转台,到如今产品覆盖海、陆、空、天全域,精密所的旋转传输技术实现了从“支撑一域”到“转动世界”的华丽蜕变,成为保障大国重器精密运转不可或缺的“旋转关节”。
面对蓬勃兴起的低空经济(无人机物流、eVTOL电动垂直起降航空器)与商业航天(微小卫星)战略性新兴产业,装备对微型化、超轻量、高密度、智能化滑环的需求激增。精密所已提前布局、精准落子。
1.发力微型滑环统型:依托在多通路微型滑环、惯性导航微型滑环等微型化领域的深厚积累,加速开发系列化、平台化的超微型滑环产品,满足不同载荷(微弱信号、中功率、光信号混合)的快速集成需求。
2.赋能低空智能体:微型滑环是无人机光电吊舱实现稳定凝视观测、机载雷达完成全景扫描、eVTOL多旋翼系统精准控制的核心“旋转神经”,为低空智能装备灵活感知世界、敏捷响应指令提供支撑。
3.拥抱商业航天:在微小卫星的太阳能帆板驱动机构、星间链路通信等关键部位,精密所的空间级高可靠滑环技术拥有广阔应用前景。
一根看似体积微不足道的滑环,实则是破解旋转传输难题、打通能量与信号流通脉络的“金钥匙”。它隐匿于各类旋转机械的核心部位,默默发挥着至关重要的作用:从翱翔于九天之上的卫星,到深潜于五洋之下的潜艇;从捍卫国家领空的战机,到驰骋于战场的特种车辆;从支撑国之重器运行的精密测试平台,到低空领域灵活穿梭的智能无人机,滑环的身影无处不在。
精密所匠心打造的滑环,于毫厘之间追求极致精密,以千钧之重承载可靠使命,生动诠释了“小物件蕴含大能量”的深刻内涵。展望未来,精密所将坚守匠心精神,深耕旋转传输技术领域,致力于研发更加可靠的滑环产品,为集团公司开拓新领域、培育新质生产力贡献“精密”智慧与力量!

