在太空吃好飯,微波爐的航天品質是怎樣煉成的?
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        在太空吃好飯,微波爐的航天品質是怎樣煉成的?

        2021-10-26 來源:產業在線ChinaIOL 作者:李曉

        在上周剛剛落幕的第130屆廣交會上,大批帶著新技術、新工藝標簽的高新奇展品驚艷亮相,彰顯出“中國智造”的創新活力。在諸多展品中,有一款格外引人注目,那就是格蘭仕的DR空氣炸微波爐,不僅兼具微波爐與空氣炸的功能,更因為 “航天專用微波爐”的特殊身世吸睛無數。

        原來,這款外表普通的微波爐正在萬眾矚目的中國空間站為宇航員們烹飪著營養美味的一日三餐。就在今年9月1日播出的開學第一課中,航天員們還向同學們做了展示。近日,隨著神十三的成功發射,中國空間站再次為全球矚目,與此相關的航天制造也成了中國制造的新名片。

        眾所周知,中國空間站的建成意義重大??臻g站工程,從全產業鏈角度引領和帶動著多種前沿學科和原材料、元器件、智能制造等先進技術的發展。多項新興科技成果加持的航天微波爐自然也是代表著家電制造的最高水平,其背后凝結著研發人員十年的心血和汗水。

        下面,我們就一起來探究下這款航天微波爐是怎樣煉成的。

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        緣起

        航天微波爐的緣起要追溯到十年前。2011年,格蘭仕收到了中國航天中心發來的問詢,希望開發未來可以在空間站使用的微波爐。而使用微波爐作為太空站的專用廚具,是經過專家組對各種烹飪方式進行了詳細評估后給出的結論。

        航天員們要在太空長期生活,吃飯是首要解決的頭等大事。按照航天食譜,三個月的空間站工作期內要配備約120種菜品,而且希望在經過烹飪之后這些菜品能保留原有的味道,便捷高效的微波爐成為太空廚房的首選。

        對于制造廠家而言,這是一項艱巨的使命。雖然格蘭仕是當時微波爐制造的第一大廠,但從普通微波爐到航天微波爐,因為使用環境的特殊性,決定了這是一場顛覆性的創新:所有的材料都要重新選擇,所有的零部件都要全新研制。

        格蘭仕為此迅速成立了一個全職從事航天微波爐開發的專業團隊,其中包括8名主力研發人員和20多人的輔助團隊。


        攻堅

        面對太空失重等特殊限制,研發團隊展開了一次次技術攻堅。據了解,在航天微波爐的十年研發歷程中,前后共申請了10項專利,涵蓋了微波爐制造的各環節。

        首先是外觀上的改變。由于空間站僅靠太陽能發電,能源有限,因此,航天微波爐的參數設定為100V左右的直流電,功率約為600瓦,體積在7升左右(普通家用微波爐是10升~15升)。以此同時,在微波爐上天時還要經得起火箭發射的劇烈顛簸,這一過程中的振動頻率是民用頻率的六倍,如果是普通微波爐基本就散架了。

        為了提高強度,航天微波爐的材料采用了航空鋁合金,工藝上基本是一體成型,并對每一塊鋁合金板材從內部挖空打薄。綜合來看,相當于打造出了一個堅不可摧的小個子金剛,而里面的所有細節設計同樣都是別有洞天。

        首要一個需克服的便是失重影響。為了避免食物因失重在箱體里漂浮,航天微波爐在箱體中加了一個帶魔術扣的特制餐盒,這樣就能很好地固定各種尺寸的食材。還有一個難點是食材不僅大小不同,還分固體和液體,微波爐必須要滿足所有食材的烹飪要求。為此,研發團隊在設計時充分考慮到波導盒導波、攪拌器組件傳輸微波和攪拌器均勻打散微波等各方面的合理性,通過多種不同方案對烹飪食物的均勻性進行對比實驗,最終做到了保證在7分鐘內快速烹飪不同分量的食品,且食品的溫度達到85℃左右。

        另一個要克服的難題是波段干擾。民用微波安全的國際標準是每平方厘米不超過5毫瓦,格蘭仕的內控標準是0.7毫瓦,但空間站要求是接近于零。從0.7毫瓦到0毫瓦,這個挑戰被喻為珠峰登頂前的最后百米沖刺。為此,航天微波爐最終的解決方案是在爐門內設置了一條異型槽來引導微波相位反轉,在扼流槽入口處,爐腔內的微波會被逆向的反射波抵消,不能從門縫處逸出。通過這樣的密封處理,微波就不能泄漏至機體外,實現了接近0的目標。


        展望

        航天微波爐的成功研發只是中國家電產業向高端制造邁進的一個縮影,彰顯了中國制造產業鏈的強大力量。目前中國也是全球微波爐的主要生產基地,產業在線數據顯示,在2021年上半年的中國微波爐銷售中,出口占比高達88%。

        據變頻微波爐電源專業提供商深圳麥格米特電氣股份有限公司介紹,中國不僅是微波爐第一生產大國,在技術領域也保持領先,尤其是太空微波爐的問世,代表著站上了該領域的絕對制高點。這些都是通過扎實的研發和科技積累完成的。

        以電源為例,變頻微波電源經歷了模擬控制的并聯諧振拓樸、模擬控制的諧振半橋拓樸、數字控制的并聯諧振拓樸、數字控制的諧振半橋拓樸四個階段。隨著數字電源的發展,未來微波電源將更加智能,能夠更好地實現對磁控管及系統的監測與管理。麥格米特會持續深耕智能變頻微波電源,繼續引領下一代產品的革新方向。

        關鍵詞: 微波爐   編輯:SJ
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