高精度慣性測量組合溫度場建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)是一種能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)輸出位置、速度、姿態(tài)等信息的導(dǎo)航系統(tǒng)。慣性導(dǎo)航的精度主要由慣性傳感器決定。捷聯(lián)慣導(dǎo)中的慣性傳感器對(duì)溫度有很高的敏感度,特別是在高空飛行過程中容易出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象,影響捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。因此,解決捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的熱問題是保證系統(tǒng)正常工作的必要條件。
　　本文在對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)各部分熱源進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)捷聯(lián)慣導(dǎo)的整機(jī)結(jié)構(gòu)。對(duì)設(shè)計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行溫度場建模與熱分析,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。最后對(duì)

2、捷聯(lián)慣導(dǎo)溫度場進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　首先詳細(xì)分析了捷聯(lián)慣導(dǎo)的散熱方式,對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)的冷卻方式進(jìn)行了選擇。通過對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)溫度場的分析,根據(jù)各個(gè)熱源的特點(diǎn)和要求,對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。慣性傳感器對(duì)溫度有很高的敏感度,設(shè)計(jì)過程中將安裝面盡可能與殼體接觸。為了減少其他發(fā)熱量大的熱源對(duì)慣性傳感器的影響,將發(fā)熱量大的熱源與慣性傳感器進(jìn)行了隔離。在設(shè)計(jì)過程中除了考慮各個(gè)器件的熱設(shè)計(jì)布局、安裝等問題,還要在保證剛度的要求下,捷聯(lián)慣導(dǎo)質(zhì)量盡可能小

3、。
　　其次采用Icepak熱分析軟件對(duì)設(shè)計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行溫度場建模和仿真分析。由于捷聯(lián)慣導(dǎo)是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體,對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)的熱模型進(jìn)行了詳細(xì)的簡化、等效、模型轉(zhuǎn)化分析,經(jīng)熱仿真計(jì)算得到捷聯(lián)慣導(dǎo)的溫度分布云圖。捷聯(lián)慣導(dǎo)表面溫度在38.9℃到42℃之間,光纖陀螺平均溫度為43.5℃,說明設(shè)計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)溫度分布比較均勻,殼體與陀螺之間的溫差小。
　　設(shè)計(jì)的捷聯(lián)慣導(dǎo)樣機(jī)通過非接觸式和接觸式兩種方式共同對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)進(jìn)行溫度測試,測試結(jié)果與仿