移动式测发控系统方舱结构研究与设计

袁企乡 徐昕

【摘 要】对测发控系统提出可移动要求的前提是把航天装备快速送入空间的快速发射。而目前现役运载火箭测发控系统状态是系统复杂、设备多、难以移动，已经不适应航天装备快速送入空间的发展需求。所以提出一种移动式测发控系统方舱结构方案。该方案遵循设备集成原则，通过使用方舱、线缆铺设、人机工程优化实现了测发控系统快速、可移动要求，同时解决了该系统原先存在的问题。通过对该系统方舱结构的研究，为实现系统的快速、可移动要求提供了技术和方案上的基础。我们采用该方案研制的测发控系统方舱结构通过了工程性试验验证，其结果表明：测发控系统方舱结构在实现移动上提供了有效解决方法，能够满足新一代运载火箭快速简易测发的要求。

【关键词】快速发射 地面测发控系统 方舱结构 移动

随着航天技术发展，移动、快速发射运载火箭是未来快速进入空间的重要途径。国防、经济、防灾、通讯等对快速进入空间能力提出了迫切要求，地面测试发射控制系统（以下简称测发控系统）是运载火箭的重要部分，用以实现运载火箭在分系统、全箭综合测试及发射场飞行整体测试，最终实施点火发射功能，所以实现该系统设备集成、可移动、工作周期短具有重要意义。

现有地面测发控系统状态是：设备多、体积大、线缆多、功能单一、线缆连接环节操作过程复杂，整个系统缺乏移动能力，无法做到可移动要求，无法实现运载火箭的快速进入空间目标。存在的问题：系统结构集成度低、装、卸，运输困难、硬件设备展开、恢复、撤收时间长、线缆连接操作不便。国外测发控系统结构状态也类似，且系统结构放置建筑物大厅内，完全没有快速移动的能力。

要满足航天运载火箭快速可移动发射要求，就要在系统结构模式上做出突破。为此我们进行深入分析与研究，对国内、国外测发控系统现状与当今集成技术、控制技术、移动结构方式进行分析比较，提出了移动式测发控系统方舱的设计方案，采用方舱平台、设备集成、孔口壁板连接器操作优化、环境控制、人机工程等技术，从可移动性、集成性、操作方便、环境适应方面解决了现有的问题。研制设计出移动测发控系统方舱结构，满足当前我国航天运载火箭的快速、可移动发射要求，系统经工程试验验证达到设计要求。

1 总体方案设计概述

系统组成：依据新一代运载火箭对测发控系统快速、移动要求，我们把设备、集中在二部分：前端与后端设备，分别置入方舱内；前端方舱为被测体提供各种需要电源，同时采集被测体各种数据，并发送至后端方舱；后端方舱对接收到各种数据进行实时处理、分析、判断、显示，并对前端设备进行相关控制。

由于系统要求是可移动、转运时间短，使用方舱平台加上载车装运来实现；使用集成技术和人机工程设计来实现众多设备在舱内优化组合并提高操作性方便；用现代环境控制技术来实现舱内环境控制，保证系统可靠、稳定运行。

2系统移动方舱结构的要求

按照工作流程，要求设备撤收时间短、转运时间短；同时能快速展开、撤收、移动性；系统整体设备要求在常规公路、场坪上便捷转运；系统之间连接简便，接口集中、线缆连接、设备操作便利、；环境适应性强：在-45℃～+55℃、+40℃相对湿度为（953）%下，设备环境：15℃～+25℃，系统电磁兼容性强：舱内≥40dB。

3 系统移动方舱结构设计

3.1 系统方舱结构设计

在方舱平台上采用设备集成技术，解决设备多、线缆多问题，经过论证与比较，做出以方舱为集成平台设计方案，系统所有设备集成在两个舱内，从而实现系统移动、快速、简易要求。

3.2 设备集成设计

在平台确定后受空间区域制约，进一步采取了优选体形小、功能强的设备，反复进行集成优化设计；在地面电源设计中，采取优化配置、小型化技术，使得两组直流电源结构体形缩；研制设计了数字化中频逆变电源，其结构体形比传统中频电源设备减小2/3体积，且噪音低、电能转换效率高。

3.3 温度控制和冷凝水处理

针对温度控制专门选择了顶置薄形空调机组，由于环境温差大、湿度较高，加上空调冷风出口的风叶形状，当冷风出口与舱内温度差≥15℃时，风口周边就产生凝水下滴，在凝结大于蒸发情况下，凝结后水滴会掉进机柜出风口上，进而滴到板子和器件上，为此，专门设计了冷凝水引流托盘，使水滴在盘中自然平衡与蒸发掉。

3.4 电磁兼容设计

舱体上连接器孔口板、门窗孔口、空调孔口区域是外界电磁场源最容易辐射至舱内设备薄弱环节，重点采取多种电磁屏蔽设计技术：连接器孔口板、门窗孔口使用嵌口结构设计，并使嵌口表面周围进行导电处理；空调大口径部位特别采用波导器，对外界电磁场进行抑制；EMC实际检测达到45dB，满足设计要求指标。

3.5方舱布线设计

使用选择屏蔽效能高的电源导线缆，该导线SE（屏蔽效能值）达到了51 dB，并且在线缆布置把强电、弱电线缆分开，分别走入金属线槽内，线槽之间距离保持在20cm以上，线槽上方加盖金属槽盖，并把相关屏蔽体连接在同一个电位点舱体上，舱内地板使用的是防静电地板。

4试验验证

系统进行了工程试验，试验结果表明：移动式测发控方舱结构系统功能和性能指标达到设计要求，具备新一代运载火箭实现快速、可移动发射目标而对测发控系统提出的技术要求。

5结语

运用方舱平台集成起整个测发控系统，具有快速可移动能力，其功能和操作性达到火箭总体测发控要求，为今后火箭的快速、移动的测发系统设计和运用打下了基础；该系统的集成设计模式运用与解决问题办法，为今后运载火箭测发控系统设计、开发、使用创造了新的途径和设计方法，对以后相关系统的方案制定和设计具有指导性作用。

新一代快速、发射运载火箭的测发控系统方舱结构采用火箭总体测发体制、精简系统布局使用方舱、设备集成等先进技术，在保证测发可靠性前提下，实现了测发设备方便移动和转运，满足新一代运载火箭快速简易测发要求。

参考文献：

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