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在太空吃好饭,微波炉的航天品质是怎样炼成的?

2021-10-26 来源:产业在线ChinaIOL 作者:李晓

在上周刚刚落幕的第130届广交会上,大批带着新技术、新工艺标签的高新奇展品惊艳亮相,彰显出“中国智造”的创新活力。在诸多展品中,有一款格外引人注目,那就是格兰仕的DR空气炸微波炉,不仅兼具微波炉与空气炸的功能,更因为 “航天专用微波炉”的特殊身世吸睛无数。

原来,这款外表普通的微波炉正在万众瞩目的中国空间站为宇航员们烹饪着营养美味的一日三餐。就在今年9月1日播出的开学第一课中,航天员们还向同学们做了展示。近日,随着神十三的成功发射,中国空间站再次为全球瞩目,与此相关的航天制造也成了中国制造的新名片。

众所周知,中国空间站的建成意义重大。空间站工程,从全产业链角度引领和带动着多种前沿学科和原材料、元器件、智能制造等先进技术的发展。多项新兴科技成果加持的航天微波炉自然也是代表着家电制造的最高水平,其背后凝结着研发人员十年的心血和汗水。

下面,我们就一起来探究下这款航天微波炉是怎样炼成的。

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缘起

航天微波炉的缘起要追溯到十年前。2011年,格兰仕收到了中国航天中心发来的问询,希望开发未来可以在空间站使用的微波炉。而使用微波炉作为太空站的专用厨具,是经过专家组对各种烹饪方式进行了详细评估后给出的结论。

航天员们要在太空长期生活,吃饭是首要解决的头等大事。按照航天食谱,三个月的空间站工作期内要配备约120种菜品,而且希望在经过烹饪之后这些菜品能保留原有的味道,便捷高效的微波炉成为太空厨房的首选。

对于制造厂家而言,这是一项艰巨的使命。虽然格兰仕是当时微波炉制造的第一大厂,但从普通微波炉到航天微波炉,因为使用环境的特殊性,决定了这是一场颠覆性的创新:所有的材料都要重新选择,所有的零部件都要全新研制。

格兰仕为此迅速成立了一个全职从事航天微波炉开发的专业团队,其中包括8名主力研发人员和20多人的辅助团队。


攻坚

面对太空失重等特殊限制,研发团队展开了一次次技术攻坚。据了解,在航天微波炉的十年研发历程中,前后共申请了10项专利,涵盖了微波炉制造的各环节。

首先是外观上的改变。由于空间站仅靠太阳能发电,能源有限,因此,航天微波炉的参数设定为100V左右的直流电,功率约为600瓦,体积在7升左右(普通家用微波炉是10升~15升)。以此同时,在微波炉上天时还要经得起火箭发射的剧烈颠簸,这一过程中的振动频率是民用频率的六倍,如果是普通微波炉基本就散架了。

为了提高强度,航天微波炉的材料采用了航空铝合金,工艺上基本是一体成型,并对每一块铝合金板材从内部挖空打薄。综合来看,相当于打造出了一个坚不可摧的小个子金刚,而里面的所有细节设计同样都是别有洞天。

首要一个需克服的便是失重影响。为了避免食物因失重在箱体里漂浮,航天微波炉在箱体中加了一个带魔术扣的特制餐盒,这样就能很好地固定各种尺寸的食材。还有一个难点是食材不仅大小不同,还分固体和液体,微波炉必须要满足所有食材的烹饪要求。为此,研发团队在设计时充分考虑到波导盒导波、搅拌器组件传输微波和搅拌器均匀打散微波等各方面的合理性,通过多种不同方案对烹饪食物的均匀性进行对比实验,最终做到了保证在7分钟内快速烹饪不同分量的食品,且食品的温度达到85℃左右。

另一个要克服的难题是波段干扰。民用微波安全的国际标准是每平方厘米不超过5毫瓦,格兰仕的内控标准是0.7毫瓦,但空间站要求是接近于零。从0.7毫瓦到0毫瓦,这个挑战被喻为珠峰登顶前的最后百米冲刺。为此,航天微波炉最终的解决方案是在炉门内设置了一条异型槽来引导微波相位反转,在扼流槽入口处,炉腔内的微波会被逆向的反射波抵消,不能从门缝处逸出。通过这样的密封处理,微波就不能泄漏至机体外,实现了接近0的目标。


展望

航天微波炉的成功研发只是中国家电产业向高端制造迈进的一个缩影,彰显了中国制造产业链的强大力量。目前中国也是全球微波炉的主要生产基地,产业在线数据显示,在2021年上半年的中国微波炉销售中,出口占比高达88%。

据变频微波炉电源专业提供商深圳麦格米特电气股份有限公司介绍,中国不仅是微波炉第一生产大国,在技术领域也保持领先,尤其是太空微波炉的问世,代表着站上了该领域的绝对制高点。这些都是通过扎实的研发和科技积累完成的。

以电源为例,变频微波电源经历了模拟控制的并联谐振拓朴、模拟控制的谐振半桥拓朴、数字控制的并联谐振拓朴、数字控制的谐振半桥拓朴四个阶段。随着数字电源的发展,未来微波电源将更加智能,能够更好地实现对磁控管及系统的监测与管理。麦格米特会持续深耕智能变频微波电源,继续引领下一代产品的革新方向。

关键词: 微波炉   编辑:SJ
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