[發明專利]一種固液動力探空火箭箭載監控系統

有效

• 申請號: 201210548799.9
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102997762A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 宋佳;蔡國飆;辛潔;陳辰;王鵬
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F42B15/01
• 分類號: F42B15/01
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明屬于控制系統領域，具體涉及一種固液動力探空火箭的箭載監控系統。

背景技術

固液動力探空火箭是一種采用固液火箭發動機作為動力裝置的、推力可調、可重復啟動的新型飛行器。相較于固體和液體火箭發動機，固液火箭發動機的整個燃燒過程更容易控制，但也有著氧化劑和燃料的配比變化更難穩定的難題。配比對于固液火箭發動機的燃燒效率、比沖等固液火箭發動機工作性能有著重要影響。目前，針對固液動力探空火箭實際推力的調節、監控和流量調節監控、采集記錄的研究十分匱乏。為使固液火箭發動機工作在最佳配比，需要對箭上推進劑流量控制相關閥門進行狀態監測和控制。因此，固液動力探空火箭箭載監控系統對于固液動力探空火箭的進一步設計和研究具有著重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種固液動力探空火箭的箭載監控系統。該系統由箭載推力調節控制器和箭載數據監控器組成。

一種固液動力探空火箭的箭載監控系統，包括箭載推力調節控制器、箭載供電系統、箭載數據監控器、箭上x軸加速度計、箭上y軸加速度計、箭上z軸加速度計、貯箱壓力傳感器、氣瓶壓力傳感器、增壓閥門、輔路吹除閥門、主路吹除閥門；

箭載推力調節控制器包括供電轉換模塊、單片機控制閥門動作模塊、控制閥門電壓的反饋模塊和單片機復位和存儲模塊；

箭載推力調節控制器的供電轉換模塊與箭載供電系統連接，用于實現箭載監控系統的供電電源由地面供電轉換為箭載供電；當固液動力探空火箭進行地面測試時，地面電源給箭載監控系統提供電源；當火箭進入發射前準備狀態時，地面控制系統發出“轉電控制信號”，供電轉換模塊接收到此信號后驅動其內部的繼電器，使得地面電源和箭載供電系統共同供電；斷開地面電源后，箭載供電系統單獨為箭載監控提供電源；

增壓閥門、輔路吹除閥門和主路吹除閥門的供電正負端均接入單片機控制閥門動作模塊，同時，他們的正負端也接入控制閥門電壓的反饋模塊；

通過單片機控制閥門動作模塊對液體推進劑的增壓閥門、輔路吹除閥門和主路吹除閥門的狀態進行控制，單片機控制閥門動作模塊按照控制要求輸出三路控制信號，三路控制信號經過3-8譯碼器后，再由達林頓管分別驅動控制增壓閥門、輔路吹除閥門、主路吹除閥門的三個繼電器的常閉觸點斷開、常開觸點吸合，進而使得三個閥門按控制時序要求動作；控制閥門電壓的反饋模塊實現對三個閥門供電電壓信號進行分壓、隔離的處理，經處理后的信號反饋給單片機控制閥門動作模塊，如果單片機控制閥門動作模塊沒有監測到符合設計要求的閥門電壓值信號，則重新發出觸發信號，重新驅動閥門動作，直至成功監測到符合設計要求的閥門電壓值；單片機控制閥門動作模塊記錄的閥門電壓值以及閥門動作時刻值等數據均存儲在單片機復位和存儲模塊中；

在箭載監控系統出現異常，單片機復位和存儲模塊產生一個復位信號，使得箭載推力調節控制器和STM32微控制器復位；

箭載數據監控器包括數字電路板和模擬電路板，數字電路板直插于模擬電路板上，兩塊電路板間通過雙列矩形針式連接器連接；

模擬電路板上的模塊包括總供電模塊、調壓模塊、加速度計輸出轉換模塊、電磁閥開關量轉化模塊、壓力傳感器輸出信號的調理模塊以及濾波模塊；

箭載數據監控器的總供電模塊與箭載供電系統相連；當箭載推力調節控制器的供電轉換模塊接收到地面控制系統發出的“轉電控制信號”，并成功實現由地面供電轉為箭載供電時，箭載供電系統將為箭載數據監控器供電；

箭載數據監控器的調壓模塊內包含電平轉換芯片，將箭載供電系統提供的電壓進行轉換、分配，為箭載數據監控器上的其他模塊以及液體推進劑的貯箱壓力傳感器、氣瓶壓力傳感器增壓閥門、輔路吹除閥門和主路吹除閥門提供有效的供電電壓；

加速度計輸出轉換模塊接收箭上X軸加速度計、箭上Y軸加速度計、箭上Z軸加速度計分別輸出的X軸加速度、Y軸加速度、Z軸加速度信號，將加速度計的輸出為集中于+2.5V的±4V的差分輸出轉換為集中于0.0V的單端輸出，轉換后的信號輸入至數字電路板的數據采集模塊；

液體推進劑的增壓閥門、輔路吹除閥門和主路吹除閥門三個閥門的供電正負端接入箭載數據監控器的電磁閥開關量轉化模塊；電磁閥開關量轉化模塊根據增壓閥門、輔路吹除閥門、主路吹除閥門兩端的電壓，將電磁閥通電情況轉換為“0”表示關閉、“1”表示開啟的數字量，數字量輸出至濾波模塊，濾波模塊對數字量信號進行濾波處理，然后輸出至數字電路板的STM32微控制器模塊內的flash緩存中；