用于姿轨控动力装置的试验系统的制作方法

1.本实用新型属于飞行控制技术领域，尤其是涉及一种用于姿轨控动力装置的试验系统。


背景技术：

2.姿轨控系统用于完成火箭、卫星等飞行器的姿态、轨道控制，姿轨控动力装置则是其中提供动力的部分。姿轨控动力装置通常是某种类型的发动机，依靠燃料燃烧或压缩气体喷射产生推力。为了充分验证姿轨控动力装置的性能，需要在地面进行试车试验，并且搭配控制系统，形成完整的控制闭环，即姿轨控动力系统与控制系统的联合试车。
3.常用的试车试验方案包括箭上和地面两部分。箭上包括姿轨控动力系统、姿态敏感设备、飞行控制设备，在动力系统工作后，根据预先设计的指令控制箭上整体运动；地面包括点火控制设备、数据记录设备、供电设备等。箭上与地面之间通过电缆连接，即所谓的箭地电缆。由于箭地电缆的存在，在姿轨控系统运动中产生附加的转动惯量，影响控制精度，并且喷射的尾焰容易将电缆烧蚀，导致试验失败。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于姿轨控动力装置的试验系统，至少部分的解决现有技术中存在的因电缆烧蚀导致试验失败的问题。
5.本实用新型实施例提供了一种用于姿轨控动力装置的试验系统，其特征在于，包括：地面部分和箭上部分；
6.所述地面部分和箭上部分无线通信；
7.所述地面部分包括智能电子终端和第一无线通信装置，所述智能电子终端与第一无线通信装置电连接；
8.所述箭上部分包括火箭惯组、飞控机、主控制器、电源和姿轨控动力装置，所述火箭惯组、飞控机和姿轨控动力装置均与主控制器电连接，所述电源为火箭惯组、飞控机、主控制器和姿轨控动力装置提供电力，所述主控制器内设置第二无线通信装置，所述第二无线通信装置与第一无线通信装置无线通信。
9.可选的，所述主控制器包括b电供电管理电路、s电供电管理电路和bh供电管理电路，所述b电供电管理电路用于管理火箭惯组、主控制器和飞控机的供电，所述s电供电电路用于管理姿轨控动力装置的电磁阀的供电，所述bh供电电路用于管理姿轨控动力装置的点火装置的供电。
10.可选的，所述b电供电管理电路包括第一继电器，所述第一继电器的线圈与第二无线通信装置电连接，所述第一继电器的开关串联在电源的第一电压输出端与用电设备之间，所述用电设备包括火箭惯组、主控制器和飞控机。
11.可选的，所述s电供电管理电路包括第二继电器，所述第二继电器的线圈与主控制器的控制芯片电连接，所述第二继电器的开关串联在电源的第二电压输出端与姿轨控动力
装置的电磁阀之间。
12.可选的，所述bh供电管理电路包括第三继电器，所述第三继电器与主控制器的控制芯片电连接，所述第三继电器的开关设置在bh正负母线上，所述bh正负母线用于连接电源的第一电压输出端和点火装置。
13.可选的，主控制器还包括点火管理电路，所述点火管理电路包括第四继电器、限流电阻和火工品；
14.所述第四继电器的线圈与飞控机电连接，所述第四继电器的开关、限流电阻和火工品串联在bh正母线和bh负母线之间。
15.可选的，主控制器还包括主令接收和转发电路，所述主令接收和转发电路连接在主控制器的控制芯片和飞控机之间，所述主令接收和转发电路包括第五继电器，所述第五继电器的线圈与控制芯片电连接，所述第五继电器的一个开关连接在控制芯片和第二电压输出端的负极之间，所述第五继电器的另一个开关连接在飞控机和第二电压输出端的负极之间。
16.可选的，所述主控制器内设置存储芯片，所述存储芯片包括flash芯片。
17.可选的，所述主控制器包括模拟量电压采集电路和状态量采集电路，所述模拟量电压采集电路用于采集电源的第一输出电压和电源的第二输出电压，所述状态量采集电路采集s电供电电路、bh供电电路、主令接收和转发电路和点火装置的输出信号。
18.可选的，所述模拟量电压采集电路的采样率为200hz。
19.本实用新型提供的用于姿轨控动力装置的试验系统，通过无线通信的方式替换现有的电缆，因不使用电缆，从而避免了电缆烧蚀导致试验失败的问题，达到提高实验成功率的目的。
附图说明
20.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
21.图1为本公开实施例提供的用于姿轨控动力装置的试验系统的原理框图；
22.图2为本公开实施例提供的b电配电的示意框图；
23.图3为本公开实施例提供的s电配电的示意框图；
24.图4为本公开实施例提供的bh供电的示意框图；
25.图5为本公开实施例提供的点火管理的示意框图；
26.图6为本公开实施例提供的主令接收和转发的示意框图；
27.附图标记说明：
28.1-火工品。
具体实施方式
29.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
30.应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅
仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
31.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
32.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
33.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
34.为了便于理解，如图1所示，本实施例公开了一种用于姿轨控动力装置的试验系统，包括：地面部分和箭上部分；
35.所述地面部分和箭上部分无线通信；
36.所述地面部分包括智能电子终端和第一无线通信装置，所述智能电子终端与第一无线通信装置电连接；
37.所述箭上部分包括火箭惯组、飞控机、主控制器、电源和姿轨控动力装置，所述火箭惯组、飞控机和姿轨控动力装置均与主控制器电连接，所述电源为火箭惯组、飞控机、主控制器和姿轨控动力装置提供电力，所述主控制器内设置第二无线通信装置，所述第二无线通信装置与第一无线通信装置无线通信。
38.箭上和地面两大部分之间通过无线通讯互联，无电缆连接。无线通讯方式为wifi。地面为无线路由器和便携笔记本电脑。第一无线通信装置为无线路由器，智能电子终端为便携笔记本电脑，便携笔记本电脑通过无线路由器控制对箭上部分进行控制，同时，接收箭上部分通过wifi下传的数据并保存。
39.箭上部分包括惯组、飞控机、主控制器、电源和姿轨控动力装置。电源为锂电池，包括28v和48v电压的锂电池。
40.惯组是姿态敏感设备，用于测量箭体的运动，包含加表和陀螺，加表测量加速度信息，陀螺测量角加速度信息，并将测量值输出给飞控机。
41.飞控机接收惯组输出的姿态信息，进行导航、制导解算，输出阀门控制指令，控制姿轨控动力装置的阀门动作产生推力。飞控机预先设定好飞行轨迹和姿态，待点火后，自主地控制姿控动力装置的阀门动作使箭上系统按照预定的轨迹运动。
42.可选的，所述主控制器包括b电供电管理电路、s电供电管理电路和bh供电管理电
路，所述b电供电管理电路用于管理火箭惯组、主控制器和飞控机的供电，所述s电供电电路用于管理姿轨控动力装置的电磁阀的供电，所述bh供电电路用于管理姿轨控动力装置的点火装置的供电。
43.可选的，所述b电供电管理电路包括第一继电器，所述第一继电器的线圈与第二无线通信装置电连接，所述第一继电器的开关串联在电源的第一电压输出端与用电设备之间，所述用电设备包括火箭惯组、主控制器和飞控机。在一个具体的示例中，电源的第一电压即为28v电压。
44.可选的，所述s电供电管理电路包括第二继电器，所述第二继电器的线圈与主控制器的控制芯片电连接，所述第二继电器的开关串联在电源的第二电压输出端与姿轨控动力装置的电磁阀之间。在一个具体的示例中，电源的第二电压即为48v电压。
45.可选的，所述bh供电管理电路包括第三继电器，所述第三继电器与主控制器的控制芯片电连接，所述第三继电器的开关设置在bh正负母线上，所述bh正负母线用于连接电源的第一电压输出端和点火装置。
46.可选的，主控制器还包括点火管理电路，所述点火管理电路包括第四继电器、限流电阻和火工品；
47.所述第四继电器的线圈与飞控机电连接，所述第四继电器的开关、限流电阻和火工品串联在bh正母线和bh负母线之间。
48.可选的，主控制器还包括主令接收和转发电路，所述主令接收和转发电路连接在主控制器的控制芯片和飞控机之间，所述主令接收和转发电路包括第五继电器，所述第五继电器的线圈与控制芯片电连接，所述第五继电器的一个开关连接在控制芯片和第二电压输出端的负极之间，所述第五继电器的另一个开关连接在飞控机和第二电压输出端的负极之间。
49.可选的，所述主控制器内设置存储芯片，所述存储芯片包括flash芯片。
50.可选的，所述主控制器包括模拟量电压采集电路和状态量采集电路，所述模拟量电压采集电路用于采集电源的第一输出电压和电源的第二输出电压，所述状态量采集电路采集s电供电电路、bh供电电路、主令接收和转发电路和点火装置的输出信号。
51.可选的，所述模拟量电压采集电路的采样率为200hz。
52.主控制器上的第二无线通信装置采用wifi模块，当主控制器与锂电池通过电缆对接后，主控制器中的wifi模块即处于工作状态，可以接收地面发送的wifi指令。而其他部分仍处于不带电不工作的状态。
53.供配电管理包含b电（28v）供电、s电供电（48v）供电、bh供电（火工品母线供电）。b电是惯组、飞控机用电，s电是姿轨控动力装置的电磁阀用电，bh电是b电的一个分支，用于火工品点火。
54.b电配电示意图如图2所示。本示例中第一继电器即为kb继电器，kb继电器为b电配电的电磁继电器，其线圈受wifi模块的开出量控制。当wifi模块接收到地面发送的b电供电指令时，开出指令给到kb继电器线圈，使其动作，kb触点闭合，锂电池供电到达b 和b-母线，从而使惯组、飞控机以及主控制器的其他部分（wifi模块之外的部分）带电工作。
55.s电配电示意图如图3所示。本示例中第二继电器即为ks继电器，k继电器s为s电配电的电磁继电器，其线圈受主控制器内其他部分（wifi模块之外的部分）的开出指令控制。
当主控制器其他部分开始工作后，wifi模块作为箭地通讯的通路，将接收到的指令转发给主控制器其他部分，由其他部分执行相关动作。接收到s电配电指令后，主控制器其他部分发出s供电开出，使ks继电器动作。锂电池的48v供电到达阀门控制模块。阀门控制模块根据飞控机的指令来控制每个阀门的开/闭状态。
56.从上述配电逻辑可以看出，在b电配电成功后才能执行s电配电。b电配电不成功时，主控制器除wifi模块之外的部分尚未工作，不能开出s电配电指令。
57.bh供电示意图如图3所示。本示例中第三继电器即为kbh继电器，wifi接收到地面发出的bh带电指令后转发给主控制器其他部分，由其他部分给出bh带电开出到kbh继电器线包，kbh继电器的触点闭合后，bh正负母线带电，给点火控制模块供电。点火控制模块接收飞控机开出的点火控制指令，之后输出点火信号到外部的火工品。
58.主控制器中包含flash芯片，在试验系统运行过程中所产生的数据均由主控制器中的存储单元进行存储。其中包括惯组输出数据、飞控计算的数字量、阀门反馈信息、检测信息（电压采集、状态采集）等，断电后数据不消失。试验接收后将数据读取出来，供分析使用。
59.点火管理电路示意图如图4所示。本示例中第四继电器即为kdh1继电器，点火输出受kdh1继电器触点管制，由飞控机发出kdh1继电器线圈的控制指令，触点闭合后向外部火工品发出点火信号。主控制器共有6路的独立点火电路。每路点火线路上均串联一个2ω的限流电阻，确保通过火工品的电流在5~10a。
60.根据姿轨控动力装置的点火时序要求，在飞控机中设置相应的点火时间间隔，控制火工品点火时序。
61.主令接收和转发电路示意图如图5所示。本示例中第五继电器即为kzl继电器，主控制器接收地面的主令信号后，向kzl继电器开出主令，kzl继电器的触点动作使继电器自保，同时向飞控机开出主令信号。飞控机接收到主令信号后进行姿轨控点火，之后进入飞行流程，使系统按照预定的轨迹和姿态运动。
62.主控制器的状态检测包括模拟量电压采集和状态量采集。模拟量电压是由主控制器采集锂电池供电的28v和48v电压，采样率200hz，将采集的数据存储在flash中。状态量采集是指对主控制器内的各继电器状态进行监测，包括s电供电状态、bh带电状态、主令状态、点火输出状态进行采集，每5ms一次循环采集。
63.每5ms将采集到的电压值、状态量通过wifi下传到地面部分，便携笔记本实时的将电压值、状态量显示在屏幕上，供人员观察，并且便携笔记本能够自动判断正确性。
64.本技术方案中飞控机和便携笔记本中运行的软件均为现有软件。本实用新型只保护各个器件的连接关系，软件使用现有软件均可以实现。
65.本实施例的实验系统具有以下优点：
66.（1）省去了箭地电缆，避免电缆对试验系统产生附加重量和附加转动惯量影响。也避免了尾焰将箭地电缆烧坏导致试验失败的隐患。
67.（2）没有电缆长度限制，使人员能够远离姿轨控动力系统，避免对人员造成损害。
68.（3）箭上系统自主完成供配电、点火控制、飞行控制、状态监控、数据记录，不需要由地面设备完成，地面设备没有直流电源、数据记录设备、信号调理设备等，大大减少了地面试验设备的配套，使试验系统更加小型化和便携。
69.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。