移動(dòng)式測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)

袁企鄉(xiāng) 徐昕

【摘 要】對(duì)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)提出可移動(dòng)要求的前提是把航天裝備快速送入空間的快速發(fā)射。而目前現(xiàn)役運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)狀態(tài)是系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多、難以移動(dòng)，已經(jīng)不適應(yīng)航天裝備快速送入空間的發(fā)展需求。所以提出一種移動(dòng)式測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)方案。該方案遵循設(shè)備集成原則，通過(guò)使用方艙、線纜鋪設(shè)、人機(jī)工程優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了測(cè)發(fā)控系統(tǒng)快速、可移動(dòng)要求，同時(shí)解決了該系統(tǒng)原先存在的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)的研究，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速、可移動(dòng)要求提供了技術(shù)和方案上的基礎(chǔ)。我們采用該方案研制的測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)通過(guò)了工程性試驗(yàn)驗(yàn)證，其結(jié)果表明：測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)移動(dòng)上提供了有效解決方法，能夠滿足新一代運(yùn)載火箭快速簡(jiǎn)易測(cè)發(fā)的要求。

【關(guān)鍵詞】快速發(fā)射 地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng) 方艙結(jié)構(gòu) 移動(dòng)

隨著航天技術(shù)發(fā)展，移動(dòng)、快速發(fā)射運(yùn)載火箭是未來(lái)快速進(jìn)入空間的重要途徑。國(guó)防、經(jīng)濟(jì)、防災(zāi)、通訊等對(duì)快速進(jìn)入空間能力提出了迫切要求，地面測(cè)試發(fā)射控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱測(cè)發(fā)控系統(tǒng)）是運(yùn)載火箭的重要部分，用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭在分系統(tǒng)、全箭綜合測(cè)試及發(fā)射場(chǎng)飛行整體測(cè)試，最終實(shí)施點(diǎn)火發(fā)射功能，所以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)備集成、可移動(dòng)、工作周期短具有重要意義。

現(xiàn)有地面測(cè)發(fā)控系統(tǒng)狀態(tài)是：設(shè)備多、體積大、線纜多、功能單一、線纜連接環(huán)節(jié)操作過(guò)程復(fù)雜，整個(gè)系統(tǒng)缺乏移動(dòng)能力，無(wú)法做到可移動(dòng)要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭的快速進(jìn)入空間目標(biāo)。存在的問(wèn)題：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集成度低、裝、卸，運(yùn)輸困難、硬件設(shè)備展開(kāi)、恢復(fù)、撤收時(shí)間長(zhǎng)、線纜連接操作不便。國(guó)外測(cè)發(fā)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)也類似，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)放置建筑物大廳內(nèi)，完全沒(méi)有快速移動(dòng)的能力。

要滿足航天運(yùn)載火箭快速可移動(dòng)發(fā)射要求，就要在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式上做出突破。為此我們進(jìn)行深入分析與研究，對(duì)國(guó)內(nèi)、國(guó)外測(cè)發(fā)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與當(dāng)今集成技術(shù)、控制技術(shù)、移動(dòng)結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行分析比較，提出了移動(dòng)式測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙的設(shè)計(jì)方案，采用方艙平臺(tái)、設(shè)備集成、孔口壁板連接器操作優(yōu)化、環(huán)境控制、人機(jī)工程等技術(shù)，從可移動(dòng)性、集成性、操作方便、環(huán)境適應(yīng)方面解決了現(xiàn)有的問(wèn)題。研制設(shè)計(jì)出移動(dòng)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)，滿足當(dāng)前我國(guó)航天運(yùn)載火箭的快速、可移動(dòng)發(fā)射要求，系統(tǒng)經(jīng)工程試驗(yàn)驗(yàn)證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1 總體方案設(shè)計(jì)概述

系統(tǒng)組成：依據(jù)新一代運(yùn)載火箭對(duì)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)快速、移動(dòng)要求，我們把設(shè)備、集中在二部分：前端與后端設(shè)備，分別置入方艙內(nèi)；前端方艙為被測(cè)體提供各種需要電源，同時(shí)采集被測(cè)體各種數(shù)據(jù)，并發(fā)送至后端方艙；后端方艙對(duì)接收到各種數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理、分析、判斷、顯示，并對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行相關(guān)控制。

由于系統(tǒng)要求是可移動(dòng)、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間短，使用方艙平臺(tái)加上載車裝運(yùn)來(lái)實(shí)現(xiàn)；使用集成技術(shù)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)眾多設(shè)備在艙內(nèi)優(yōu)化組合并提高操作性方便；用現(xiàn)代環(huán)境控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)環(huán)境控制，保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

2系統(tǒng)移動(dòng)方艙結(jié)構(gòu)的要求

按照工作流程，要求設(shè)備撤收時(shí)間短、轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間短；同時(shí)能快速展開(kāi)、撤收、移動(dòng)性；系統(tǒng)整體設(shè)備要求在常規(guī)公路、場(chǎng)坪上便捷轉(zhuǎn)運(yùn)；系統(tǒng)之間連接簡(jiǎn)便，接口集中、線纜連接、設(shè)備操作便利、；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)：在-45℃～+55℃、+40℃相對(duì)濕度為（953）%下，設(shè)備環(huán)境：15℃～+25℃，系統(tǒng)電磁兼容性強(qiáng)：艙內(nèi)≥40dB。

3 系統(tǒng)移動(dòng)方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在方艙平臺(tái)上采用設(shè)備集成技術(shù)，解決設(shè)備多、線纜多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)論證與比較，做出以方艙為集成平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)所有設(shè)備集成在兩個(gè)艙內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)移動(dòng)、快速、簡(jiǎn)易要求。

3.2 設(shè)備集成設(shè)計(jì)

在平臺(tái)確定后受空間區(qū)域制約，進(jìn)一步采取了優(yōu)選體形小、功能強(qiáng)的設(shè)備，反復(fù)進(jìn)行集成優(yōu)化設(shè)計(jì)；在地面電源設(shè)計(jì)中，采取優(yōu)化配置、小型化技術(shù)，使得兩組直流電源結(jié)構(gòu)體形縮；研制設(shè)計(jì)了數(shù)字化中頻逆變電源，其結(jié)構(gòu)體形比傳統(tǒng)中頻電源設(shè)備減小2/3體積，且噪音低、電能轉(zhuǎn)換效率高。

3.3 溫度控制和冷凝水處理

針對(duì)溫度控制專門選擇了頂置薄形空調(diào)機(jī)組，由于環(huán)境溫差大、濕度較高，加上空調(diào)冷風(fēng)出口的風(fēng)葉形狀，當(dāng)冷風(fēng)出口與艙內(nèi)溫度差≥15℃時(shí)，風(fēng)口周邊就產(chǎn)生凝水下滴，在凝結(jié)大于蒸發(fā)情況下，凝結(jié)后水滴會(huì)掉進(jìn)機(jī)柜出風(fēng)口上，進(jìn)而滴到板子和器件上，為此，專門設(shè)計(jì)了冷凝水引流托盤(pán)，使水滴在盤(pán)中自然平衡與蒸發(fā)掉。

3.4 電磁兼容設(shè)計(jì)

艙體上連接器孔口板、門窗孔口、空調(diào)孔口區(qū)域是外界電磁場(chǎng)源最容易輻射至艙內(nèi)設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，重點(diǎn)采取多種電磁屏蔽設(shè)計(jì)技術(shù)：連接器孔口板、門窗孔口使用嵌口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并使嵌口表面周圍進(jìn)行導(dǎo)電處理；空調(diào)大口徑部位特別采用波導(dǎo)器，對(duì)外界電磁場(chǎng)進(jìn)行抑制；EMC實(shí)際檢測(cè)達(dá)到45dB，滿足設(shè)計(jì)要求指標(biāo)。

3.5方艙布線設(shè)計(jì)

使用選擇屏蔽效能高的電源導(dǎo)線纜，該導(dǎo)線SE（屏蔽效能值）達(dá)到了51 dB，并且在線纜布置把強(qiáng)電、弱電線纜分開(kāi)，分別走入金屬線槽內(nèi)，線槽之間距離保持在20cm以上，線槽上方加蓋金屬槽蓋，并把相關(guān)屏蔽體連接在同一個(gè)電位點(diǎn)艙體上，艙內(nèi)地板使用的是防靜電地板。

4試驗(yàn)驗(yàn)證

系統(tǒng)進(jìn)行了工程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：移動(dòng)式測(cè)發(fā)控方艙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能和性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具備新一代運(yùn)載火箭實(shí)現(xiàn)快速、可移動(dòng)發(fā)射目標(biāo)而對(duì)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)提出的技術(shù)要求。

5結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用方艙平臺(tái)集成起整個(gè)測(cè)發(fā)控系統(tǒng)，具有快速可移動(dòng)能力，其功能和操作性達(dá)到火箭總體測(cè)發(fā)控要求，為今后火箭的快速、移動(dòng)的測(cè)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用打下了基礎(chǔ)；該系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)模式運(yùn)用與解決問(wèn)題辦法，為今后運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、使用創(chuàng)造了新的途徑和設(shè)計(jì)方法，對(duì)以后相關(guān)系統(tǒng)的方案制定和設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)性作用。

新一代快速、發(fā)射運(yùn)載火箭的測(cè)發(fā)控系統(tǒng)方艙結(jié)構(gòu)采用火箭總體測(cè)發(fā)體制、精簡(jiǎn)系統(tǒng)布局使用方艙、設(shè)備集成等先進(jìn)技術(shù)，在保證測(cè)發(fā)可靠性前提下，實(shí)現(xiàn)了測(cè)發(fā)設(shè)備方便移動(dòng)和轉(zhuǎn)運(yùn)，滿足新一代運(yùn)載火箭快速簡(jiǎn)易測(cè)發(fā)要求。

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