移動式測發控系統方艙結構研究與設計

袁企鄉 徐昕

【摘 要】對測發控系統提出可移動要求的前提是把航天裝備快速送入空間的快速發射。而目前現役運載火箭測發控系統狀態是系統復雜、設備多、難以移動，已經不適應航天裝備快速送入空間的發展需求。所以提出一種移動式測發控系統方艙結構方案。該方案遵循設備集成原則，通過使用方艙、線纜鋪設、人機工程優化實現了測發控系統快速、可移動要求，同時解決了該系統原先存在的問題。通過對該系統方艙結構的研究，為實現系統的快速、可移動要求提供了技術和方案上的基礎。我們采用該方案研制的測發控系統方艙結構通過了工程性試驗驗證，其結果表明：測發控系統方艙結構在實現移動上提供了有效解決方法，能夠滿足新一代運載火箭快速簡易測發的要求。

【關鍵詞】快速發射 地面測發控系統 方艙結構 移動

隨著航天技術發展，移動、快速發射運載火箭是未來快速進入空間的重要途徑。國防、經濟、防災、通訊等對快速進入空間能力提出了迫切要求，地面測試發射控制系統（以下簡稱測發控系統）是運載火箭的重要部分，用以實現運載火箭在分系統、全箭綜合測試及發射場飛行整體測試，最終實施點火發射功能，所以實現該系統設備集成、可移動、工作周期短具有重要意義。

現有地面測發控系統狀態是：設備多、體積大、線纜多、功能單一、線纜連接環節操作過程復雜，整個系統缺乏移動能力，無法做到可移動要求，無法實現運載火箭的快速進入空間目標。存在的問題：系統結構集成度低、裝、卸，運輸困難、硬件設備展開、恢復、撤收時間長、線纜連接操作不便。國外測發控系統結構狀態也類似，且系統結構放置建筑物大廳內，完全沒有快速移動的能力。

要滿足航天運載火箭快速可移動發射要求，就要在系統結構模式上做出突破。為此我們進行深入分析與研究，對國內、國外測發控系統現狀與當今集成技術、控制技術、移動結構方式進行分析比較，提出了移動式測發控系統方艙的設計方案，采用方艙平臺、設備集成、孔口壁板連接器操作優化、環境控制、人機工程等技術，從可移動性、集成性、操作方便、環境適應方面解決了現有的問題。研制設計出移動測發控系統方艙結構，滿足當前我國航天運載火箭的快速、可移動發射要求，系統經工程試驗驗證達到設計要求。

1 總體方案設計概述

系統組成：依據新一代運載火箭對測發控系統快速、移動要求，我們把設備、集中在二部分：前端與后端設備，分別置入方艙內；前端方艙為被測體提供各種需要電源，同時采集被測體各種數據，并發送至后端方艙；后端方艙對接收到各種數據進行實時處理、分析、判斷、顯示，并對前端設備進行相關控制。

由于系統要求是可移動、轉運時間短，使用方艙平臺加上載車裝運來實現；使用集成技術和人機工程設計來實現眾多設備在艙內優化組合并提高操作性方便；用現代環境控制技術來實現艙內環境控制，保證系統可靠、穩定運行。

2系統移動方艙結構的要求

按照工作流程，要求設備撤收時間短、轉運時間短；同時能快速展開、撤收、移動性；系統整體設備要求在常規公路、場坪上便捷轉運；系統之間連接簡便，接口集中、線纜連接、設備操作便利、；環境適應性強：在-45℃～+55℃、+40℃相對濕度為（953）%下，設備環境：15℃～+25℃，系統電磁兼容性強：艙內≥40dB。

3 系統移動方艙結構設計

3.1 系統方艙結構設計

在方艙平臺上采用設備集成技術，解決設備多、線纜多問題，經過論證與比較，做出以方艙為集成平臺設計方案，系統所有設備集成在兩個艙內，從而實現系統移動、快速、簡易要求。

3.2 設備集成設計

在平臺確定后受空間區域制約，進一步采取了優選體形小、功能強的設備，反復進行集成優化設計；在地面電源設計中，采取優化配置、小型化技術，使得兩組直流電源結構體形縮；研制設計了數字化中頻逆變電源，其結構體形比傳統中頻電源設備減小2/3體積，且噪音低、電能轉換效率高。

3.3 溫度控制和冷凝水處理

針對溫度控制專門選擇了頂置薄形空調機組，由于環境溫差大、濕度較高，加上空調冷風出口的風葉形狀，當冷風出口與艙內溫度差≥15℃時，風口周邊就產生凝水下滴，在凝結大于蒸發情況下，凝結后水滴會掉進機柜出風口上，進而滴到板子和器件上，為此，專門設計了冷凝水引流托盤，使水滴在盤中自然平衡與蒸發掉。

3.4 電磁兼容設計

艙體上連接器孔口板、門窗孔口、空調孔口區域是外界電磁場源最容易輻射至艙內設備薄弱環節，重點采取多種電磁屏蔽設計技術：連接器孔口板、門窗孔口使用嵌口結構設計，并使嵌口表面周圍進行導電處理；空調大口徑部位特別采用波導器，對外界電磁場進行抑制；EMC實際檢測達到45dB，滿足設計要求指標。

3.5方艙布線設計

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

4試驗驗證

系統進行了工程試驗，試驗結果表明：移動式測發控方艙結構系統功能和性能指標達到設計要求，具備新一代運載火箭實現快速、可移動發射目標而對測發控系統提出的技術要求。

5結語

運用方艙平臺集成起整個測發控系統，具有快速可移動能力，其功能和操作性達到火箭總體測發控要求，為今后火箭的快速、移動的測發系統設計和運用打下了基礎；該系統的集成設計模式運用與解決問題辦法，為今后運載火箭測發控系統設計、開發、使用創造了新的途徑和設計方法，對以后相關系統的方案制定和設計具有指導性作用。

新一代快速、發射運載火箭的測發控系統方艙結構采用火箭總體測發體制、精簡系統布局使用方艙、設備集成等先進技術，在保證測發可靠性前提下，實現了測發設備方便移動和轉運，滿足新一代運載火箭快速簡易測發要求。

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