工人日报-中工网记者王维砚 通讯员 张怡娟 邓雨楠
不久前，航天科工三院303所成功交付的世界最大真空面源黑体，又一次刷新了该单位保持的该领域世界纪录。该黑体为世界口径最大的真空黑体，具有重量重、辐射面大、技术指标要求高等特点。
303所空天光学计量测试中心副主任杨旺林对黑体原理进行了解释：它是一种理想化的辐射体，能够吸收所有波长的辐射能量，但不会反射和透过能量。也就是说，黑体可以作为红外探测系统的绝对基准，它的测温精度越高，红外遥感的探测能力就越高。
时间拨回到2020年4月，303所空天光学计量测试中心接到了一个新任务：研制一个真空超大面积面源黑体。
几十平方米、总重量几十吨的真空面源黑体，由几十万个V型槽组成。“如果采用整机研制的方法，技术实现并不难，可加工设备和组装厂房无法满足。”项目负责人宋春晖表示。
由于受到黑体加工工艺、运输、吊运、装配的制约以及设计的模块化限制，研制人员反复研究，最终决定大面积面源黑体的研制采用多段拼接而成的方式。
为了更直观、方便现场操作人员理解该方案和规范，研制人员采用三维动画仿真技术，对整个装配、拆卸过程进行全过程仿真模拟。
“组装拼接并没有想象中的简单。”宋春晖说，面源黑体的发射率是设计中的一项重要指标，为提高辐射面的表面发射率，需要将辐射面表面设计为四棱锥结构。沿着平行于辐射面方向看去，黑体辐射面是由一系列V型槽组成的阵列结构，这样的结构在有效提高面源黑体发射率的同时，也给大口径面源黑体的生产和装配提出更高要求。
黑体结构设计师刘红岩介绍说，生产要保持一次成型，组装则更要小心翼翼。拼接时一旦发生错位，就会留有缝隙，这样会直接影响黑体的定标精度。
拼接组装时，他们首先需要将一块单块黑体垂直放置货架上，用地脚螺钉顶实，然后吊起另一块黑体，使两块黑体拼接面接触，并在拼接面正向键槽内放置调整键，使两块黑体水平且拼接面缝隙均匀。
这一过程持续两个月左右的时间，为的就是将几块单体黑体严丝合缝的拼接在一起。
严丝合缝只是第一步，为满足真空环境下黑体辐射面表面温度的均匀性要求，黑体团队要对面源黑体的温度稳定性和温场均匀性进行试验验证。
“研究到了关键时刻，高精度的温控系统像拦路虎一样横在面前。”宋春晖说。
深夜，突如其来的铃声惊动了还在试验室思考的曹清政。电话那头传来宋春晖沙哑的声音：“重点检测一下温度传感器，让每个点都实时反馈，还有就是一定做好保温、减少散热。”
曹清政重新布点，修改保温结构，这意味着之前很多设计都需要更改。初步设计完成后，又经过了20次讨论会、30次小组论证、前后修改了40多个版本，反复摸索、改进。
最终，黑体团队确定了配套温控系统的精密测温和温度调控方案：黑体辐射面被均匀分成上百个控温区域，每个区域呈矩形条状分布，每一路均可实现独立控温，从而实现温度的区域调节。
目前，303所空天光学计量测试中心已具备系列化黑体的批生产能力，尺寸从4英寸至12英寸，温度范围从低温至高温，共10余个系列化黑体可满足不同行业、不同领域的红外测试需求。这群航天人正在“黑”中逐光，研制更大尺寸的真空面源黑体，为航天事业添砖加瓦。
