范本尧,空间技术专家,1935年8月出生于广东省汕头市。1958年毕业于清华大学工程力学研究班,同年分配到中国科学院上海机电设计院,从事探空火箭研制工作。1965年体制调整后改名为第七机械工业部第八设计院,1967年后调整到中国空间技术研究院,从事卫星研制工作。历任研究室副主任、主任,总体设计部副主任,通信卫星系列首席专家。曾先后担任返回式卫星主任设计师,东方红二号通信卫星总体技术负责人,东方红二号甲卫星和东方红三号通信卫星副总设计师、总设计师,北斗一号导航定位卫星总设计师。曾兼任中国空间科学学会空间机械专业委员会委员,中国宇航学会运载系统专业委员会副主任,质量与可靠性专业委员会副主任。
范本尧作为我国空间技术专家,四十多年来成功地主持了气象、生物和核爆取样三种探空火箭结构的研制,成功地主持了返回式卫星、静止轨道通信卫星和导航定位卫星等14颗卫星的研制,为我国空间事业做出了突出贡献。其主要科技成就和贡献如下:
早在上世纪60年代初期,范本尧提出和建立了一整套飞行器结构载荷分析和结构稳定性的计算方法,并经过了大量地面试验和多种类型火箭飞行的实际验证。据此为上海科技大学首届宇航专业编写了《火箭结构设计》教材。
70年代他率先在卫星设计领域中提出了以卫星结构刚度优化为准则的动力学设计方法。担任课题研究组长,和同事们一起成功运用有限元法,建立了精确的数学模型和各类边界条件,在容量有限的小型计算机上,完成了整星的结构静、动力学分析、计算,彻底改变了以往传统的以静强度为准则的设计方法,提高了卫星的设计水平。
范本尧在担任主任设计师期间,负责我国返回式卫星再入大气层的热防护技术研究。他和同事们成功地自行研制出有特色的再入防热结构。提出并验证了星体表面凸起物引起的附面层气流转捩,造成局部区域产生严重附加热流,会导致防热层局部烧毁而迅速扩展至整个再入舱的失效机理。研究和建立了一套解决再入舱体表面凸起物的局部防热技术和地面模拟试验方法。掌握了卫星返回时的复杂防热技术,确保了我国卫星的安全返回地面,并为今后载入飞船的返回成功奠定了技术基础。获1987年全国科学大会技术成果奖。
范本尧作为卫星的副总设计师和总设计师,主持制定了我国第一代实用型通信卫星的总体方案,并通过优化设计和合理布局,大幅度提高了卫星性能,延长了卫星的工作寿命。使卫星的通信容量增加了16倍,工作寿命延长了1倍。
他研究了当时国内外在轨运行卫星频繁出现各类故障的问题,开展了地面模拟试验和机理分析,在国内首次提出了卫星等电位的设计原理和屏蔽接地的严格要求,制定了防止硅控效应和表面充放电(ESD)的控制方法和防护措施,主持编写了《中国通信卫星在轨故障分析与对策》。从而大大提高了卫星抗空间环境干扰的能力,减少卫星运行故障发生的概率。快、好、省地研制成功第一代通信卫星。获1995年国家科技进步三等奖(第二完成人)。
范本尧主持研制成功我国新一代通信卫星“东方红三号”。作为卫星的副总师和总师,主持制定了先进的卫星总体方案。采用了全三轴姿态稳定、双组元统一推进系统、碳纤维复合材料主结构、展开式双栅天线和展开式太阳电池阵等多项国际先进技术,完成了由小型自旋稳定卫星向全三轴姿态稳定卫星的跨越。
他主持研制了碳纤维复合材料的轻型卫星结构,使卫星的结构比达到了7%的国际先进水平。他主持了卫星的可靠性研究,主编了部标《卫星可靠性设计指南》,指导了卫星可靠性工作的开展,在卫星研制期间,范本尧解决处理了多项技术难题和关键技术。如对长期未能判定的卫星基频试验后下降的现象,采用模态辨识方法,最终确定了故障原因和部位,并提出了改进措施;他运用相似原理,解决了卫星无法装载推进剂(占卫星总重57%)进行地面动力学试验的难题,制定了模拟条件和试验规范,首次成功完成了不充液整星动力学试验,并经多次发射飞行的实际验证。
他作为通信卫星型号系列首席专家,详细分析了卫星在研制过程中和在轨运行期间的薄弱环节,提出了30多项改进措施,使卫星平台更完善可靠,成为我国第一个静止轨道卫星公用平台。该卫星平台目前已被5个型号8颗卫星所采用,其中5颗卫星已成功定点运行。为加快我国现代化建设做出了重要贡献。获1999年国家科技进步一等奖(第一完成人)。
范本尧还主持研制成功我国第一代导航定位卫星。作为总设计师主持制定了由两颗静止轨道卫星实现区域导航定位的卫星方案。组织技术攻关,成功解决了星上大功率部件的散热和温度控制问题;解决了信道功率大增益高引发的微放电和无源互调以及星上频率密集(S、L、C等频率)而发生的电磁干扰等技术问题。他担任了双星共位技术攻关组组长,在国内首次采用了偏心率隔离法,实现了“北斗一号”03星与“鑫诺一号”通信卫星两颗卫星共位于东经115.5。由于区域导航定位至少需要两颗静止卫星,为了尽快实现这一目的,范本尧总师采用了并行工作法,优化技术流程,大胆压缩卫星的地面准备时间,实现了在两个月内连续发射定点成功两颗卫星,提前建成了世界上第一个区域性卫星导航定位系统。获2003年国家科学技术进步一等奖(第一完成人)。
范本尧学风正派、严谨务实、深入实际、精益求精。他1991年当选部级有突出贡献专家,1992年获“航天奖”,1997年获“中国航天基金奖”,2002年被授予全国五一劳动奖章。他所培养的研究生和在实际工作中培养的一批青年科技骨干已担任副主任设计师以上职务。曾发表论文、科技报告30余篇,主编专集5部。作为主要完成人,他先后获全国科学大会成果奖,国家科技进步一等奖2项、三等奖1项,国防科学技术一等奖1项,部级科技进步一等奖3项、二等奖2项。
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