低温推进剂加注液位信号智能处理技术研究

低温加注系统是运载火箭发射场地面支持设备的重要组成部分,包括低温介质的储存、运输、供给、控制以及安全等内容。由于低温推进剂本身存在低温沸腾、易挥发的特性,其加注过程十分复杂,为满足新一代运载火箭推进剂精准的加注要求,需要实时准确监测加注过程中贮箱内的液位高度。本文针对火箭地面加注过程的液位信号数据,对其三角波电压和线性波电压的特征进行分析、提取,基于BP（Back Propagation,反向传播）神经网络算法完成对不同加注状态的识别检测,并应用于传感器节数判别,优化了液位计算算法,降低了节数人为干预需求,提高了液位测量准确性。经实验测试验证,该方法可有效识别低温加注状态,识别准确率达到90%以上,用于液位信号处理中可显著提升液位高度计算的准确性。     

激光动态液位测量技术研究

如今,运载火箭大量使用液氧、煤油等液体推进剂,其液位测量技术主要有浮子式、激光式、电容式、雷达式等。介绍并实现了一种激光液位测量系统,该系统体积小、功耗低,可适应多种测量环境,能满足航天燃料液位测量高精度、高动态、连续稳定测量的要求。系统利用相位式激光测距技术,通过测量激光回波信号的相位延迟,计算激光光程从而得到距离数据并通过客户端进行直观展示和数据存储。系统最大测量距离可达100 m,精度为±1 mm。该系统为非接触测量,耐腐蚀,通过加入反射板可实现透明、非透明液体测量。     

低温推进剂液位监测系统设计

以液体火箭发动机地面试验用低温推进剂为研究对象,建立了以电容式液位传感器和C-V线性电容变送仪为主体的低温推进剂液位测量系统。经某型号氢氧发动机真实试车过程中的搭载试验证明,该系统能准确、快速的跟踪并实时显示低温容器中的液位值,具有精度高、重复性好、操作简单及安全可靠等质量特性,很好的解决了试验过程中低温推进剂液位实时监测显示的技术难题,具备了应用地面试车试验的条件。     

数字式低温液位测量系统

液体火箭发动机试验中,低温推进剂(液氢、液氧、液态甲烷等)的稳态流量是发动机设计的重要参数。目前用自主研制的分节式电容液面计、电容变换仪、采集设备和计算机组成流量测量系统,实现氢氧发动机高空模拟试验及校准试验中高精度稳态流量的测量和实时液位监测。为了提高电容式液位计的测量精度和可靠性,对变送仪表的性能进行了改进。研制了基于FPGA的数字式液位测量仪,测量系统仅由分节式液位传感器、数字式液位测量仪和计算机构成一套完整的解决方案,实现了仪器的智能化和数字化。     

高精度新型调制变送器设计与应用

从传感器测量物理量的原理出发,通过对传感器输出信号的特点分析,阐述了高精度新型调制变送器获取被测信号的设计思想与组成单元,详细分析了变送器关键电路设计原理。电容变送器在试车台液位远传系统中的成功应用表明,新型调制变送器具有精度高、通用性强、使用可靠等特点。     

基于高频导纳原理的液位传感器

介绍一种新型液位传感器。分析传统电容液位传感器在实用中的局限性,提出一种防挂料原理,变传统的单纯测量探头电容变化为测量在液位变化下探头的复阻抗的变化,并利用同步整流技术,抵消导电介质挂料造成的虚假信号。设计上,通过合理选取有关参数,避免了信号变换器和探头分置时分布电容的影响,使传感器可以用在高温介质测量场合。     

合金薄膜高温压力传感器研究进展

合金薄膜压力传感器克服了粘贴式应变压力传感器的缺点,性能更优良,适应恶劣环境压力测量要求。对合金薄膜压力传感器的工作原理进行了介绍,比较了几种压力传感器的优缺点,并以应用温度范围这一指标为中心论述了镍铬、铂钨及钯铬薄膜压力传感器的性能特点及研究现状。镍铬薄膜传感器适用于中、低温介质压力测量,而铂钨、钯铬薄膜传感器适用于...     

液氧甲烷重复使用辅助动力系统方案与进展

航班化航天运输系统的应用需求日趋迫切,基于液氧/甲烷(LOX/LCH₄)发动机的可重复使用运载火箭成为国内外研究热点。面向某型运载火箭对一级返回辅助动力系统的需求,提出了基于电动泵的主辅一体化液氧甲烷系统方案和独立挤压式液氧甲烷系统方案,开展了方案比选和应用优势分析,并介绍了液氧甲烷轨姿控发动机和低温表面张力贮箱的研究基础,以及国内首款液氧甲烷轨姿控推进系统集成演示试验情况。液氧甲烷辅助动力系统可以实现全箭推进剂的统一和无毒化,助力运载火箭走向高效及完全可重复使用。选择切实可行的“分步走”策略,优先开展挤压式液氧甲烷辅助动力系统的工程化研制与飞行应用,逐步实现基于电动泵的主辅一体化液氧甲烷辅助动力系统在重复使用运载火箭和低温上面级等领域应用。     

运载火箭大容量CPCI集成数据采集与测试系统设计

介绍了一种用于运载火箭测试的CPCI数据采集系统设计方案,该测试系统针对某运载火箭测试需求,从顶层设计出发,以龙芯2F处理器为基础平台,对测试系统组成构架、硬件平台设计和软件系统设计等各个层面进行了优化设计,该系统实现了高流量、高速度的多种信号连续采集处理和发送,测试系统具有体积小、集成度高、可扩展和便于维修的特点.     

长征四号外测安全系统

长征四号运载火箭连续两次成功地发射了太阳同步轨道的风云一号气象卫星。外测安全系统是该运载火箭的主要分系统之一,它与中国航天测控网的部分台、站相配合,获得了全程外弹道数据,圆满地完成了全程跟踪测量任务。测量精度全部满足运载火箭总体设计单位提出的指标要求。文中简述了测控系统的任务、组成及箭上主要设备的工作原理,最后给出了试验结果。     

基于MEMS传感器的航天器振动特性测量方法研究及实现

为准确测量某卫星平台真实飞行过程发射主动段结构动力学响应及入轨阶段星板结构微振动特性,设计了一种新型MEMS振动测量系统,综合实现对卫星主动段及在轨阶段振动特性测量。针对卫星发射主动段振动冲击大、频谱范围宽且入轨段振动信号振幅和频率较低的特点,测量系统采用了大量程宽带压电式加速度计,以及国产MEMS加速度计和陀螺仪集成设计方案。卫星主动段各关键时段及在轨段各测量工况下的时域和频域冲击振动分析结果表明:测量系统压电加速度计、MEMS加速度计和MEMS陀螺仪均工作正常,测试数据完整有效,测量精度满足卫星结构动力学分析要求,输出结果符合指标要求,已具备产品化条件,具有广阔的应用前景。     

基于双量程推力传感器的精确测力技术

针对双量程推力传感器在使用中测试精度低的问题,结合传感器固有特性,开展了传感器动态特性分析及误差补偿方法的研究。通过有限元分析和力锤冲击试验,结合结构分析获得了双量程力传感器等效二自由度和三自由度动力学模型。利用近似求积数值法对冲击力试验输出信号进行补偿,获得了接近标准信号的测试结果,对该补偿方法进行了有效性验证。结果显示:本方法对发动机试验的推力信号进行了补偿,推动了单室双推力发动机推力的精确测量,为双推力发动机的推力测试提供了有效途径。     

大型低温液体火箭“零窗口”发射技术

我国大型低温液体运载火箭组成系统多、各系统耦合关联程度大、射前流程复杂，实现“零窗口”发射难度大。基于大型低温液体运载火箭的系统特点和射前约束条件，提出了实现“零窗口”发射的技术方案。通过能力挖潜主动拓展了任务故障适应性和窗口宽度，并辅以科学的测试发射策略，将技术和流程相结合，共同实现大型低温运载火箭“零窗口”发射目标。这对全面提升大型运载火箭和发射场“零窗口”发射能力、适应未来航天发展需求具有十分重要的意义。     

我国航天机载遥测信号调节器的发展与对策

本文讨论机载遥测系统的信号调节器技术发展的若干问题,包括:信号调节器的任务、功能、技术转变、与单片器件的关系、与传感器的关系、与运载火箭系统的关系、定制电路以及体制等。着重论述信号调节器“面向传感器”体制与“面向采集系统”体制的设计思想。指出我国机载信号调节器的发展趋势和“八五”期间应达到的研究目标。     

双捷联冗余技术在长征二号丁运载火箭上的研发与实践

介绍了双捷联冗余技术在长征二号丁(CZ-2D)运载火箭上的研发与实践。阐述了采用双八表惯组和光纤惯组的必要性,以及激光/光纤双捷联惯组的优势。给出了基于采用主从冗余设计的激光/光纤双捷联控制系统的组成,以及突破的故障诊断与决策、全方位发射、组合导航、方位瞄准及参数测量、三CPU冗余计算机等关键技术。飞行试验验证了双捷联冗余技术总体设计的正确性。展望了运载火箭惯导技术中二度故障重构率提高、组合导航改进、双捷联主备份互换、大角度空中滚转定向、十表惯组应用等的后续发展。双捷联冗余控制系统的应用,提高了全箭飞行可靠性和任务适应性,以及入轨精度,减轻了火箭末子级的质量,增大了运载火箭的运载能力,为光纤惯组在运载火箭中的应用积累了成功子样。     

基于图像处理的液位测量技术研究现状与发展趋势

基于图像处理的液位测量技术具有非接触式测量、应用范围广、占用体积小等突出优势,在工业、化学以及水文监测等领域有着广阔的应用和发展前景。随着图像处理算法的改进和工业相机性能的提升,图像液位测量技术的各项性能指标也得到了显著提高。为进一步研究基于图像处理的液位测量技术,梳理其基本工作原理、分类及研究现状,并分析发展趋势和前景,为研究精度更高、应用更广的液位测量技术提供依据。     

太赫兹雷达信号无源侦察技术研究

简要介绍太赫兹波的特性和性能,概述了太赫兹技术在雷达领域的主要应用及技术特点.提出太赫兹雷达信号无源侦察系统的原理框图,讨论太赫兹源、太赫兹混频器和太赫兹滤波器等主要太赫兹器件,分析太赫兹雷达信号无源侦察的关键技术.     

航天遥测系统集成式信号采集装置设计

针对遥测系统的小型化需求,设计集成式信号采集装置,用于多类型传感器信号的集中变换处理,并将采集到的数据汇总后上传遥测传输系统。集成式信号采集装置以模块化、可扩展为设计思想,按功能划分为电源变换模块、数据综合处理模块和传感器信号变换模块,通过模块组合、软件接口的方式适应不同型号应用需求,同时兼顾航天产品环境适应性能。集成式信号采集装置已成功应用于多个型号任务,具有体积小、功耗低、质量轻、使用灵活等特点。     

风云系列近地轨道卫星整流罩透波口设计方法

针对风云系列近地轨道卫星铝合金蜂窝夹层结构的整流罩对无线电信号具有屏蔽功能,若在整流罩抛弃前接收卫星信号以监视卫星状态,就需要在卫星整流罩上开设透波口。提出了根据运载火箭理论飞行弹道设计结果和测站位置,计算测站跟踪运载火箭或卫星时,测量线在各时间节点的α和β角,并根据卫星天线装箭状态下在整流罩内的相对位置关系,精确计算测量线在整流罩壳体上轨迹的方法,设计出满足测站接收卫星信号的整流罩透波口开设的最小区域。既实现了整流罩抛弃前对卫星状态的监视,又最大限度地减小对卫星整流罩结构强度的影响,确保卫星整流罩的安全。     

运载火箭推力调节电机驱动反馈信号滤波方法

在运载火箭推力调节系统中,广泛采用基于电流斩波技术的步进电机驱动电路,电机励磁绕组驱动电压的波形随驱动频率的变化呈现出较大差异的振荡状态。本文提出一种采用变频采样技术和固定滤波窗口方案的均值滞回滤波算法,实现在电机驱动频率[800Hz,3200Hz]范围内对电机驱动反馈信号的鲁棒滤波。试验结果表明,该滤波方法能很好地消除反馈信号的振荡状态,可精确实现反馈信号脉冲计数与测频功能,能可靠地应用于运载火箭推力调节系统的故障诊断与遥测等应用场合。