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从“大脑”到“神经系统”,长征五号B运载火箭航天电子产品“大

来源:未知 编辑:admin 时间:2020-05-21
导读:2020年5月5日,长征五号B运载火箭首次飞行任务取得圆满成功。从箭载计算机到惯性导航设备,再到遥测产品和传感器、变换器以及机电组件等航天电子产品,其强大、稳定、可靠的性能,助力长征五号B运载火箭开启空间站建设阶段的问天新征程。这不,高大上的产品

   2020年5月5日,长征五号B运载火箭首次飞行任务取得圆满成功。从箭载计算机到惯性导航设备,再到遥测产品和传感器、变换器以及机电组件等航天电子产品,其强大、稳定、可靠的性能,助力长征五号B运载火箭开启空间站建设阶段的问天新征程。这不,高大上的产品介绍来了!

长征五号B运载火箭在文昌航天发射场点火升空(李明/摄)

“最强大脑”究竟强在哪里?

长征五号B运载火箭(以下简称长五B)的箭载计算机相当于火箭的“大脑”,能够有条不紊地完成箭体参数录取、飞行轨道计算、飞行轨迹卫星导航信息误差修正以及控制指令输出等多项复杂的控制任务,保证火箭准确入轨。

之所以说长五B的“大脑”强健,是因为箭载计算机内部设计有三套1553B总线控制电路,利用三取二表决机制实现BC权在三套总线控制电路中的切换。即使在一度故障的情况下,按照“少数服从多数”的原理箭载计算机仍可完成火箭的实时控制和信息综合

同时,“大脑”内部还能自动“监听”飞行控制软件运行过程中的各类重要参数,并在不需要软件参与的情况下,将参数自动组帧下传至地面测发控系统存储。这套“监听“装置可称之为总线监控技术可以使控制系统在不修改飞行程序控制流程的情况下获得更多的运行过程原始数据,及时有效地发现系统中存在的隐患,为系统的故障定位提供判定依据,时刻守护长五B的首飞征程。

如何确保火箭精准入轨?

作为我国近地轨道运载能力最大的火箭,长五B从点火起飞的那一刻起,如何确保其精准进入预定轨道,就成了一个至关重要的问题。这时,就要依靠惯性导航设备卫星导航设备发挥作用。

在惯性导航设备中,激光陀螺捷联惯性测量组合(以下简称激光惯组是长五B控制系统的重要单机,集小型化、高可靠、高精度、长寿命、测量范围广等特点于一身,可实时感知火箭的飞行姿态、速度等状态,实现了激光惯组在新一代大推力运载火箭上的成功应用。

在卫星导航设备中,应用于控制系统的某型卫星导航接收机,主要完成高动态条件下导航卫星的跟踪锁定,与惯性测量构成组合导航系统扮演着“方向盘”的重要角色;为遥测系统配套的某型卫星定位接收机主要用于火箭飞行中的实时定位报轨,是监测系统的“千里眼”。这两套产品确保火箭在旋转及复杂姿态变化的条件下不间断定位,极大地提高了定位可靠性及稳定性,确保火箭高精度入轨。

对长五B全程遥测跟踪靠什么?

在观看火箭发射直播过程中,我们经常能够听到“雷达跟踪正常”“遥测信号正常”“飞行正常”等口令,这些口令的发出,离不开各类遥测传输技术和产品。

此次任务中,我国首套箭载激光位移测量系统随长五B升空并圆满完成配套飞行任务。该系统具有测量精度高、速率高、量程范围宽、体积小、重量轻等优点,并能实现位移和速率同时测量,适用于航天器高速率分离过程中的高精度测量。

同时,我国首创的遥测性能增强组合技术作为长征五号系列运载火箭的关键创新技术之一,突破了遥测高速数据传输瓶颈,且多项技术指标达到了国际先进水平。该技术能够在较小的建设成本下大幅提升整个遥测系统的性能,将数据传输速率提升数倍,为新一代大型运载火箭专项工程的实施节省了可观的建设经费。

此外,为长五B配套的43台火箭测量系统天馈产品,以及火箭助推段数据采编器都对任务完成起到了重要保障作用。

长五B的健康“体检”怎么做?

火箭“体检”合格,才能点火发射。哪些电子技术和产品可以让长五B上天无忧呢?

首先是光纤传感技术,即对箭上管路固定结构等进行从安装、调试、拆卸、复装、运输、飞行过程的多参量全周期规模化健康监测,可实时反映结构体应变场和温度场变化,为箭上舱体结构和管路结构的安全性、健康性提供判断依据。

在发射场还配置了火箭遥测地面接收系统,为长五B自身和箭上测控设备工况的最后一次诊断测试提供可靠的信号接收、数据判读依据,而信号判读是检测火箭各关键部位工作是否正常、能否如期发射的关键指标。在型号研制的各个关键阶段,遥测地面接收系统始终是火箭最忠诚的“守护者”。

此外,地面测试计算机在火箭发射前,能够及时检测箭上设备的状态,确认火箭发射前一切状态正常;同时它相当于地面指挥中心与箭上设备之间信息中转往来的“邮差”,先通过网络接收地面主控计算机的控制命令,再用高速串口向箭上设备传输数据以及启动箭上软件运行,为箭上设备的正常运行起到了重要的保障作用。

航天微电子自主创新体现在哪?

长征五号B运载火箭配套了我国自主研发的FPGA、信息处理电路、AD/DA、1553B总线等多款核心集成电路产品,用于导航、遥测、控制、伺服等多个系统,实现了运载火箭关键芯片的国产化,解决了核心芯片受制于人的被动局面。

而此次搭载的新一代载人飞船试验船则配套了CPU、存储器、ASIC、FPGA等近二十款具备高效通信控制功能的核心元器件,其中100MHzSPARC V8架构处理器和600万门抗辐射FPGA产品是首次在轨应用是航天微电子自主可控自主创新的重要里程碑

来源/中国航天电子技术研究院

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