高精度加速计组合助力嫦娥三号飞天纪实
不允许任何隐患上天
图为嫦娥三号发射圆满成功。
2013年12月6日17时53分，已经发射升空4天多的嫦娥三号迎来了第一次重要时刻——近月制动。17时47分，地面科技人员发出指令，嫦娥三号探测器器载变推力发动机成功点火，361秒钟后，发动机正常关机，嫦娥三号顺利进入距月面平均高度约100千米环月近圆轨道，近月制动获得圆满成功。一直坐在北京航天飞行控制中心负责监测的高精度加速计组合副主任设计师黄程友，第一次感到了放心。
2013年12月10日21时20分，嫦娥三号迎来了第二次重要考验——变轨。随着发动机成功点火，变轨控制开始，嫦娥三号由距月面平均高度约100千米的环月轨道，成功进入近月点高度约15千米、远月点高度约100千米的椭圆轨道。黄程友心里明白：又一个坎儿成功迈过，产品质量表现完美。
2013年12月14日，已经长途跋涉了13天的嫦娥三号进入最后一个关键步骤——月面软着陆。嫦娥三号在近月点15千米处以抛物线下降，相对速度从每秒1.7千米逐渐降为零，尤其是最为关键的动力下降段中，嫦娥三号要完全依靠自主导航控制，完成降低高度、确定着陆点、实施软着陆等一系列关键动作，地面测控和人为干预基本无能为力，一切都要嫦娥三号“随机应变”。
21时11分18.695秒，随着嫦娥三号成功实施软着陆，降落相机传回图像。黄程友再也难掩心头的激动，那颗一直悬着的心也彻底放下了。因为他和同事们辛苦的劳动换来了最好的回报，也证明了5年的努力没有白忙，中国制造的产品质量经受住了最严格的考验。
“在大厅，每一次短暂的掌声和握手后，大家都会迅速投入到下一阶段的工作，每一次掌声就像一粒定心丸，给大家注入不断前行的能量和勇气。这是惊心动魄的720秒，这一步，标志着我国成为世界上第三个实现月球软着陆的国家，而且一次成功。”尽管已经过去了近一个月，但面对记者采访，回忆起最后时刻落月的成功，黄程友语气中仍难掩无比的自豪之情。
黄程友应该感到自豪。他在北京的控制中心伴随了嫦娥三号的全程飞行。在嫦娥三号书写我国航天事业发展新里程碑的路上，实现精确的变轨控制和平稳、准确着陆控制的关键设备之一，正是中国航天科工集团三院研制的高精度加速计组合。
从0.9908到0.99998
虽然有心理准备，但当看到嫦娥三号用加速度组合件冗余设计方案时，黄程友还是觉得：困难可能会比想象中的还要大。
在进入嫦娥三号加速度计组合的开发之前，黄程友已经在神舟八号飞船的加速度计研发工作中得到了锻炼，成长为了一名技术骨干，他因此成为探月二期项目研制队伍的核心，也由参与神八时负责一个分项目的攻关，系统设计探月二期用加速度计组合，成为嫦娥用加速度计组合件的行家。
行家一出手，就知有没有。看到探月工程用加速度计，由神舟系列用的三轴设计变为六轴设计时，黄程友知道这将是一个不小的挑战，因为这种六轴设计的加速计组合当时在国内尚未见到公开报道，他们必须在以前积累的技术基础上，完成自主创新。
三轴变六轴，可不像“3+3=6”那么简单。它需要6只加速度计像雨伞骨架一样均匀排列在一个圆锥面上，难度可想而知。尽管设计难度增加，但优点也非常明显：常规的三轴正交设计方案，若其中一个轴发生故障时，整个单机则故障，因此其可靠性只有0.9908，而六轴设计的可靠度预计可达0.99998，远高于三轴加速度计组合，而且测量精度提升了两成，温度工作范围提高了一倍;另一大优势是该产品具有很好的故障检测能力，六轴设计的产品完成整星3个轴向的加速度测量共有20种组合选择方案，若某一轴工作异常，则含有这个轴的所有组合解算结果也异常。对20种组合方案进行解算，根据解算结果对是否存在工作异常轴进行判断，从而剔除工作异常的轴，保证工作正常的组合参与控制。
“这就好比将一支6人组成的乐队任意抽出3人组成小乐队进行演奏，通过判断这20支小乐队中哪几支发挥明显出现问题，来定位到其中滥竽充数的乐手，从而剔除出去，确保其他水平正常的乐手继续担当演奏任务。“黄程友形象地比喻道。
可靠性从0.9908提升到0.99998，负责设计的“指挥”可不那么好当。“因为设计方案不同，很多以前用的方案、方法都需要改变，包括标定方法、设计方法等，都需要用新的，毕竟以前都没有干过。我们做了大量的摸底实验，进行详细的论证和反复的验证，确保质量、精度、可靠性能达到最佳。”高精度加速计组合副主任设计师纪杏红深有感触地说。
两腔设计就是其中之一，这个要将看上去完全矛盾的两个功能——加热和散热集于一身的设计，要解决“热”的矛盾，还有高精度的要求。设计、修改、讨论、验证，黄程友、纪杏红开始从质量、细节方面开始了艰辛的探索，最终顺利解决。
类似这样的技术攻关不胜枚举，正是靠着对质量的严格要求，五年如一日，他们终于攻克了所有的难题。
3次难忘的“变身”
听到黄程友关于把电性件上所有的线路板集成到一个线路板上的建议时，纪杏红的第一感觉是“大胆、打破常规”。
不过她也马上明白了这个“大胆想法”的意义所在：能很好地解决目前线路板线束过多的弊端，提高工艺可靠性。尽管新的设计方案会打破传统的分工协作方式，纪杏红还是对新的设计方案表示赞同。
2010年年底，已经进入初样鉴定件阶段的嫦娥三号加速计组合项目，很快肯定了黄程友尚属首次的设计方案，并开始实施。按照传统，参与高精度加速计组合件研制的中国航天科工集团三院33所，按照专业的分工，不同的研究室提供不同的电路板。而按照新的设计方案，这些研究室将会打破传统，温控、电源、转换电路3个专业的技术负责人，开始带领团队集体协作，彼此配合。
不仅自己要做好，还要配合别人做好，以前的线性流程变成了横向合作。历经半年左右的精诚合作，一个新的线路板设计诞生了，原来6块3种样板的设计变成了6块1种样板的产品，如同原来是散装的线路板，如今变成了精装本，线束数量一下子减少了30%，对后续的工艺制造、质量和可靠性提升大有帮助。
更改线束设计，只是他们3次难忘的“变身”之一。按照程序，高精度加速计组件的出炉，要历经模样、初样、正样3个重要阶段，其中初样又分为前期的电性件和后期的鉴定件。每一次发现自身设计存在问题，无论产品到了哪一个阶段，他们都会重新“归零”。
质量问题“双归零”——问题出现后，按照技术规律和管理程序进行技术归零和管理归零，正是航天系统长期坚持的质量法宝之一。哪怕只是一个可能存在的潜在小问题，黄程友他们同样不会大意。第二次难忘的“变身”，就是针对一个看似很小的问题“归零”。
原来在电磁兼容的实验中，他们发现某项性能似乎存在一点小问题，但是这个问题很小，而且也不会影响到产品的核心性能和使用。“航天的理念就是不允许任何一个隐患上天”，于是，产品被 “归零”，对隐患进行排查。
别看问题很小，折腾起来可一点都不小。在花费了3个月并投入了大量的人力、财力和物力之后，一个“中型手术”终于将可能潜在的隐患排除。尽管看上去代价很大，但黄程友、纪杏红却没觉得不值得，“不能因问题小就放过”一直贯穿着他们整个研发的始终。
2011年11月底，当完成初样所有验证、准备开始正样研制时，一个指标“余量不足，可能存在风险”的排查，再次让产品面临“变身”。按照计划，本应当进入正样阶段的产品重回鉴定件阶段，让项目组感觉到压力很大。为了确保产品质量，他们开始了3个月连轴转的修改：这不仅仅是一个指标的简单修改，而是需要重新进行设计修改，确保每个指标的精确。
“研制历程很艰辛，除了3次大的修改，系统设计小的变化更多，每次系统大改都相当于一次归零，要把很多东西推翻了重来，修改设计，再用试验验证，对我们来说，真是一次涅槃和蜕变。”对于加速计组合件的攻坚战，黄程友记忆犹新。
1个神奇的“数据包”
一本本文件资料，记录着每一道工序的详细过程，所有的资料堆积在一起，如同一座小山。说起嫦娥三号高精度加速计组合件的制造过程，中国航天科工集团三院33所机电产品部副主任阎鹏朋坦陈，尽管压力很大，但也信心很足。
当黄程友、纪杏红他们将设计好的加速计组合交到阎鹏朋他们手上时，如何确保设计的产品，能够变成完美的实物，就是他们需要完成的任务。
看似简单，实际上并不容易，毕竟生产工艺的控制，对于设计能否落地，同样至关重要。阎鹏朋的一个重要“武器”，就是那些堆积起来的文件——生产过程数据包。在这个数据包里，对于生产中涉及到的每一道工序结果，都会用文字+照片的形式，有着详细的记载，比如焊接工序中，是哪个焊接工负责操作、用到的是哪个工具等等，每个操作者和操作工具的“户口”，都能追溯和查询，既方便质量控制，更方便质量“归零”。
对工艺坚持持续改进和选配最优秀的技工，是嫦娥三号高精度加速计组合制造过程的另一保证。无论是焊接工还是钳工，33所都是选配最优秀的工人，来参与加速计组合件的生产制造。
即使是最优秀的技工，也不会放弃对工艺改进的追求，比如焊接程序中，以前通常会采用先焊接、后剪引线的方式，虽然效率高，但也存在损伤焊点的风险。于是，他们决定变成“先剪引线、后焊接”的新方法，虽然初期看起来比较费事，但能确保焊接一次完成，不会对焊好的焊点造成后期损伤，加上前期“集成一个线路板”的设计，通过相应特殊工装的配备，新方法的效率已经不低于老方法，但质量和可靠性更高。
正是依靠着对工艺改进和质量控制的孜孜以求，5年来，中国航天科工“嫦娥三号”用加速度计组合研制团队成员承担的QC小组课题不仅获得两次“全国优秀质量管理小组”、两次“航天工业优秀质量管理小组”，整个团队还收获了“全国质量信得过班组”荣誉称号。
“嫦娥乘箭奔月去，玉兔遥走广寒宫”，现如今，“货真价实中国创造”的嫦娥三号，正在延续着中国人千年的探月梦想，而创造了这次探月关键产品的加速度计组合研制团队，却已经踏上了新的质量征程。