系列弹载测试系统研制

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总体工程研究所环境中心实验装备技术部，2016年完成某试验弹地面测控系统设计、某浮力舱逻辑组件设计、碰撞/跌落火烧序贯黑匣子测试系统、抗高温瞬态冲击嵌入式测试系统等系列弹载测试系统研发工作，成功研制出系列样品，并通过试验考核，满足试验要求，实现预期标的。如图1所示。

1  低功耗、可靠触发设计

跌落火烧序贯环境试验中，为满足序贯试验长时可靠采集的需求，采用低功耗、可靠触发设计。应用分离式设计方法，将信号调理器、采集存储电路、电源功耗中心控制电路以及电池分别设计和灌封，多层重叠平行摆放；采用定时+环境状态检测相结合的控制方式，确保在正式试验准备到位时进入触发上电时序，而其他状态下处于待机状态，降低功耗；采用中心控制器检测跌落结束状态，控制冲击测试分系统断电，有效降低高耗电的多路应变测试电路功耗；由于序贯试验周期长，采用低功耗温度采集和冷端补偿设计，确保温度检测系统整体电流在10 mA内，满足了长时测试需求。如图2所示。

经过实验验证，采用低功耗、可靠触发设计，确保了系统可以满足序贯试验2天以上长时间可靠测试需求。

2  双层嵌套结构抗高过载防护设计

为防止系统在冲击过程中存在较大位移导致隔热材料变形，同时防止传感器连线损坏，抗高过载防护设计需要小变形“硬”装配，因而采用了双层全金属外壳嵌套结构。

开展了空气炮考核试验，考核系统的抗冲击能力和电子系统性能。试验过程中，出现内部信号线断裂现象，为提高测试可靠性，改用二次灌封线路防护措施。

经过两轮空气炮撞击试验考核，撞击速度达93 m/s，测试系统触发采集正常。

3  薄壁结构抗高温隔热设计

“黑匣子”整体尺寸必须满足试件结构要求，同时必须满足抗高过载冲击和抗高温热冲击的双重性能需求。为克服抗高过载防护结构占用大部分空间，使得抗高温防护层的预留空间十分有限的难题，选择高强耐高温阻燃隔热高分子材料，并通过仿真计算出薄膜厚度，设计制造出外层抗高温防护层结构。

开展了耐高温试验考核，2只样品升温至100，200，300 ℃，各保持10 min，样品取出后，回读出系统内部温度值分别是14，25，51 ℃、表面呈现棕色，说明碳化反应已开始且效果良好。为加严考核，一只样品加热到400 ℃后保持10 min，另一只加热到150 ℃后保持0.5 h后读数，再升温至200 ℃，保持1 h。加热到400 ℃时，温度箱内冒出烟雾，并散发刺鼻气味，取出样品后外表成黑色，防护层已完全分解碳化，内部温度值回读最高达到100 ℃；另一只样品分段考核后，外表保持棕色，内部最高温度值分别为21 ℃和57 ℃。

通过实验验证了高温环境下，隔热层通过外表面碳化过程可以隔绝外界高温，保持壳体内部温度低于100 ℃，传感器测量正常，采用薄壁防护结构有效解决了高温防护的难题，达到试验要求。如图3所示。