[發(fā)明專利]一種伴飛型大氣密度測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328334.8
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103076257A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鵬宇;楊丁;盧鳳翎;余平;劉建輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所;中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N9/00
• 分類號(hào): G01N9/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于臨近空間環(huán)境、大氣密度測(cè)量、氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí)裝置，具體涉及一種伴飛型大氣密度測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

為了確保飛行試驗(yàn)獲得較高氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí)精度，需要對(duì)再入飛行器經(jīng)過(guò)的空域進(jìn)行大氣密度精確測(cè)量。

目前，大氣密度探測(cè)手段主要有：探空氣球、中頻雷達(dá)、激光雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、探空火箭、嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)(FADS)等，尚未見(jiàn)伴飛型大氣密度測(cè)量系統(tǒng)相關(guān)公開報(bào)道。

已有的大氣密度探測(cè)手段分別存在如下不足：

(1)對(duì)于高超聲速飛行，嵌入式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)(FADS)需要進(jìn)行高難度的防隔熱設(shè)計(jì)。

(2)氣象衛(wèi)星探測(cè)高度為20-100km，但成本高。

(3)探空氣球只能測(cè)量低空(約0～30km)大氣密度。

(4)中頻雷達(dá)只能探測(cè)高空(約60～100km)大氣密度。

(5)激光雷達(dá)受到低空氣象條件限制，云層較厚時(shí)無(wú)法有效工作。

(6)氣象火箭能夠測(cè)量中、低空(0～60km)大氣密度。

綜合分析以上大氣密度測(cè)量手段，其中FADS增加了氣動(dòng)辨識(shí)再入飛行器的總體設(shè)計(jì)難度，氣象衛(wèi)星成本高，而其他測(cè)量手段均無(wú)法跟隨再入飛行器的飛行軌跡進(jìn)行測(cè)量，存在空間和時(shí)間尺度上的測(cè)量誤差，難以剔除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，能夠測(cè)量再入飛行器航跡上的大氣密度數(shù)據(jù)，且成本相對(duì)較低的系統(tǒng)，彌補(bǔ)上述多種大氣密度探測(cè)手段的不足，滿足工程需求。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種伴飛型大氣密度測(cè)量裝置，它包括骨架，在骨架內(nèi)加鈑金加固用來(lái)固定內(nèi)部設(shè)備，骨架的端頭處依次固定安裝有電源、三向過(guò)載傳感器、中央處理單元和GPS雷達(dá)一體機(jī)，骨架外套裝有天線，天線與GPS雷達(dá)一體機(jī)之間具有一定的間隙。

所述的骨架采用球錐體氣動(dòng)構(gòu)形。

所述的骨架端頭采用抗高溫防隔熱材料。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，伴飛式大氣密度測(cè)量系統(tǒng)作為一種能夠跟隨再入飛行器的飛行航跡進(jìn)行大氣密度測(cè)量的手段，成本較低，簡(jiǎn)單可靠，能夠滿足氣動(dòng)參數(shù)辨識(shí)的測(cè)量需求，同時(shí)，本發(fā)明獨(dú)立于再入飛行器進(jìn)行設(shè)計(jì)，因而不會(huì)不增加再入飛行器的總體設(shè)計(jì)難度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的一種伴飛型大氣密度測(cè)量裝置示意圖。

圖中，1天線，2GPS雷達(dá)一體機(jī)，3電源，4三向過(guò)載傳感器，5中央處理單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，一種伴飛型大氣密度測(cè)量裝置它包括球錐體氣動(dòng)構(gòu)形的鋁合金骨架，在鋁合金骨架內(nèi)加鈑金加固用來(lái)固定內(nèi)部設(shè)備。鋁合金骨架的端頭處依次固定安裝有電源3、三向過(guò)載傳感器4、中央處理單元5和GPS雷達(dá)一體機(jī)2，鋁合金骨架外套裝有天線1，天線1與GPS雷達(dá)一體機(jī)2之間具有一定的間隙。

端頭材料為低燒蝕碳/碳，剩余外表面覆蓋15mm高硅氧縫編氈/酚醛等進(jìn)行防隔熱處理。鋁合金骨架內(nèi)靠近端頭處安裝內(nèi)部設(shè)備，端頭附近增加高密度材料配重，確保系統(tǒng)具有較高的靜穩(wěn)定度，能夠保證系統(tǒng)能夠在無(wú)控狀態(tài)下穩(wěn)定飛行。

三向過(guò)載傳感器測(cè)量伴飛過(guò)程中系統(tǒng)受到的過(guò)載，通過(guò)矢量加和，求解軸向力過(guò)載系數(shù)，剔除安裝角度誤差。GPS/雷達(dá)一體機(jī)，通過(guò)應(yīng)答方式和GPS測(cè)量系統(tǒng)的位置和速度數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬷缚刂行摹Ｖ醒胩幚韱卧瑢?duì)彈上設(shè)備進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)初步編排處理、發(fā)送。天線，供系統(tǒng)無(wú)線通信設(shè)備與地面指控中心通訊使用。長(zhǎng)效開關(guān)電源在整個(gè)伴飛過(guò)程中對(duì)三向過(guò)載傳感器、數(shù)據(jù)處理單元，以及GPS/雷達(dá)一體機(jī)穩(wěn)定供電。

工作方式：本系統(tǒng)與運(yùn)載器采用機(jī)械連接，當(dāng)再入飛行器與運(yùn)載器分離后，本系統(tǒng)與運(yùn)載器分離，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備開始工作，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給地面指控中心。