二級(jí)輕氣炮超高速撞擊實(shí)驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)研究.pdf

1、空間碎片對(duì)在軌航天器安全運(yùn)行的威脅問題，已經(jīng)日益嚴(yán)重，為了提高航天器對(duì)危險(xiǎn)空間碎片的抗撞擊能力，并且進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，需要在地面進(jìn)行一系列的超高速撞擊模擬實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證防護(hù)設(shè)計(jì)方案并且為其提供可靠的數(shù)據(jù)。
　　二級(jí)輕氣炮可以發(fā)射各種形狀的彈丸，而且對(duì)彈丸質(zhì)量、尺寸和材料有較寬的適應(yīng)范圍，對(duì)同一速度的可重復(fù)性好，是目前超高速?gòu)椡栩?qū)動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。在二級(jí)輕氣炮超高速加載實(shí)驗(yàn)中，彈丸飛行速度的測(cè)量一直是實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它決定著實(shí)驗(yàn)結(jié)

2、果的可靠性；同時(shí)近距離的超高速撞擊實(shí)驗(yàn)操作也存在著一定的危險(xiǎn)，本文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)空間碎片高速撞擊研究中心的二級(jí)輕氣炮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為研究對(duì)象，結(jié)合現(xiàn)代傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，針對(duì)彈丸的速度測(cè)量和輕氣炮的自動(dòng)控制展開研究。
　　首先，闡述了國(guó)內(nèi)外空間碎片防護(hù)的研究現(xiàn)狀以及氣體炮幾種常用的測(cè)速方法，分析了各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，簡(jiǎn)單介紹了二級(jí)輕氣炮的工作原理。
　　其次，分析了現(xiàn)有的二級(jí)輕氣炮控制系統(tǒng)，闡述了控制柜顯示模塊設(shè)計(jì)思想，設(shè)

3、計(jì)了一套獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可在二級(jí)輕氣炮手動(dòng)工作模式和自動(dòng)控制模式下工作，并且介紹了二級(jí)輕氣炮控制軟件的開發(fā)流程。
　　最后，提出了二級(jí)輕氣炮激光測(cè)速系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了測(cè)速平臺(tái)、發(fā)光檢測(cè)電路、測(cè)速電路，并詳細(xì)分析了各電路的基本原理。在二級(jí)輕氣炮實(shí)驗(yàn)中對(duì)鋁球彈丸進(jìn)行了一系列測(cè)試，驗(yàn)證了測(cè)速系統(tǒng)的可靠性，得出了彈丸測(cè)速的規(guī)律和特點(diǎn)。分析了實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)彈丸測(cè)速的影響，以及測(cè)速系統(tǒng)的誤差和不確定度。通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，整個(gè)測(cè)速系統(tǒng)