CN209879961U - 一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，包括旋转发射工作台和固定接收平台，所述的固定接收平台上安装火箭橇激光非接触式动态点火接收装置；所述的旋转发射工作台带动火箭橇激光非接触式动态点火激光器旋转，使得火箭橇激光非接触式动态点火激光器输出的激光光束以火箭橇运动速度相同的线速度扫过火箭橇激光非接触式动态点火接收装置。本实用新型实现了实验室条件下模拟高超声速火箭橇运动速度。

Description

一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置

技术领域

本发明属于靶场试验测试技术领域，主要涉及火箭橇试验技术。

背景技术

高超声速装备飞行时外表面的高速绕流流场将诱发复杂的气动、振动、过载、高温及其他环境。为确保高超声速装备研制结果的安全性和可靠性，一方面，进行实物飞行考核试验是必不可少的，另一方面，也要进行严格的地面研究试验和验证。火箭橇作为地面大型综合试验验证方法，能够在高超声速、全尺寸、全质量状态下，进行试产品气动、振动、热、控制等耦合加载的地面试验验证与考核，解决相关研制中试验天地不一致、地面验证不充分、飞行数据参数不全面等瓶颈问题。

激光非接触式动态点火是动力连续、巡航控制、测试及规定动作启动的关键，动态点火的有效性和可靠性直接决定整个试验的成败。对于在实验室模拟和检验高超声速火箭橇激光非接触式动态点火系统性能的实验装置，本发明申请人在一定范围内对国内外专利文献和公开发表的期刊论文检索，尚未发现与本发明密切相关和一样的报道或文献。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，适用于高超声速火箭橇激光非接触式动态点火系统的实验室试验，采用与火箭橇动态点火系统相同的激光器、供电参数、接收器、信号处理单元，在实验室进行模拟并验证火箭橇动态点火装置能否完成规定的动作、是否达到设计性能指标，为高超声速火箭橇试验的成功实施提供可靠保障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，包括旋转发射工作台和固定接收平台。

所述的固定接收平台上安装火箭橇激光非接触式动态点火接收装置；所述的旋转发射工作台带动火箭橇激光非接触式动态点火激光器旋转，使得火箭橇激光非接触式动态点火激光器输出的激光光束以火箭橇运动速度相同的线速度扫过火箭橇激光非接触式动态点火接收装置。

所述的旋转发射工作台和固定接收平台下部均设有高度调节机构，确保旋转发射工作台和固定接收平台位于同一水平高度。

所述的旋转发射工作台通过电机驱动转盘旋转；所述的火箭橇激光非接触式动态点火激光器安装在转盘上，并通过防护罩封闭；防护罩固定在旋转发射工作台上，侧壁开有通孔，火箭橇激光非接触式动态点火激光器与火箭橇激光非接触式动态点火接收装置的连线穿过通孔。

本发明还包括电机测速调速单元，安装在旋转发射工作台内，用于测量转盘旋转速度并调节电机转速。

本发明根据高超声速火箭橇激光非接触式动态点火系统的特点和考核需求，通过合理的系统匹配和科学的设计，实现了实验室条件下模拟高超声速火箭橇运动速度，进行火箭橇激光非接触式火箭橇试验动态点火系统的可靠性试验验证，其优点在于：

1)本发明结构简单，能够快速、可靠、安全的安装使用，并且通用性强，适用于所有不大于6Ma火箭橇激光非接触式动态点火系统的试验、验证及检测；

2)本发明通过激光发射装置高速旋转，使激光光束以火箭橇运动速度相同的线速度扫过信号接收器，模拟实际火箭橇运动中激光动态点火装置与接收装置瞬间交汇过程，实现在实验室完成高超声速火箭橇激光非接触式动态点火系统的各项性能试验验证与检测，降低了火箭橇搭载试验验证的风险，节约试验成本；

3)本发明通过集成电机、测速、调速等形成旋转发射工作台形式，在实现旋转模拟火箭橇运动线速度的基础上，又可以进行实时速度测试和变速，极大缩小了实验室与火箭橇动态试验工况间的差异；

4)本发明采用橇载动态点火装置与固定结构一体化设计，并且高度可调，可操作性强；

5)本发明所采用的防护罩设计，在进行转盘及激光器等装置安全防护的同时，又实现了激光发射的定位，工艺简单，功能新颖；

6)本发明通过创新设计，将外场长距离动态验证试验转换为实验室空间试验装置，为相关设计与研究提供了新思路。

附图说明

图1是本发明装置原理示意图；

图2是本发明实验装置布局示意图；

图3是本发明旋转发射工作台示意图；

图4是本发明固定接收平台示意图；

图中，1-固定接收平台；2-激光光束；3-旋转发射工作台；4-旋转发射工作台；5-固定接收平台；6-检测处理系统；7-调节脚；8-箱式外壳；9-防护罩；10-调节脚；11-底座；12-支撑立柱；13-橇载动态点火装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，主要应用于实验室模拟火箭橇速度不大于6Ma条件下激光非接触式动态点火系统触发信号的捕捉和处理，进行动态点火系统的实验室测试、验证及检验。

本发明主要包括旋转发射工作台、固定接收平台、检测处理系统。旋转发射工作台与固定接收平台均固定于实验室地面上，旋转发射工作平台和固定接收平台与地面连接处均有高度调节结构，以调节两者间相对高度，旋转发射工作台与固定接收平台间距为6.5米，检测处理系统在工作中进行转速测试、调速、激光测距、瞄准及数据显示。

所述旋转发射工作台总体为立方体结构，长宽高为500mm×500mm×600mm。旋转发射工作台的下部设计有高度调节结构，即4个调节脚，调节脚与地面相连接；旋转发射工作台的中部为箱式结构，结构的外壳为钢质材料，外壳上设计显示器和调速旋钮，结构内部安装电机，电机要求可调速、转速平稳、最大转速不小于3000转/分钟；旋转发射工作台的上部为转盘和防护罩，火箭橇激光非接触式动态点火激光器和电源安装在转盘上，转盘通过电机旋转并为激光器提供所需的线速度，转盘、激光器及电源的外面安装防护罩，起安全防护作用，防护罩材质为铝，通过4个Φ12mm的手拧螺钉与箱式结构外壳固定连接，防护罩上侧方开一个Φ50mm的圆孔，圆孔的圆心为激光发射起始点与信号接收器接收点的连线与防护罩的交点，当激光器发射装置在防护罩内高速旋转时，激光由此孔射出并与接收点交汇，起到激光定位作用。

所述的固定接收平台总体为立柱支撑结构，高600mm。固定接收平台的下部由两个300mm×60mm×20mm尺寸的钢制板十字交叉构成，每个钢板的两端均设计1个调节脚，与地面相连接；固定接收平台的中部为一根Φ60mm的圆管，圆管高600mm，壁厚为8mm；固定接收平台的上部安装火箭橇激光非接触式动态点火接收装置，即橇载动态点火装置，橇载动态点火装置通过上下两个M16的螺栓与平台中部的圆管固定连接。

所述的检测处理系统包括电机测速调速单元、激光测距工具、瞄准工具。电机测速调速单元安装在旋转发射工作台内，用于速度测试并调节电机转速；激光测距工具的量程应不小于30m，测试误差应不大于0.01m；瞄准时，在靶板上以激光接收器为中心加工同心圆，通过目视观察光斑的形状和位置确定是否已瞄准，拆除防护罩的4个手拧螺钉，取下转盘保护罩，用手转动转盘，并调节使得旋转发射工作台和固定接收平台等高，用激光测距仪测试两者间距离，打开激光器开关，扣上转盘保护罩，装配并用手拧紧4个手拧螺钉，微调激光接收器高度和角度，目视检查激光光斑位置，注意，调试过程中，激光器开机后，不得目视直接观察激光器输出口。

本发明以6Ma高超声速火箭橇激光非接触式动态点火系统的实验室验证研装置为例进行说明，其工作原理见图1，其中：

V＝2πRn/60

式中：

V：固定接收平台处的激光束线速度，单位m/s；

R：旋转发射工作台与固定接收平台间的距离，单位：m；

n：转盘转速，单位：转/min。

固定接收平台固定，激光扫过的速度为V，也等价为激光束固定，固定接收平台扫过特定距离激光束的速度，当激光器转速n固定，则随着距离R的增加，速度V增加；或固定R，随着激光器转速n增加，速度V增加。

假定转盘转速3000转/min(可调整)，V＝6Ma＝2040m/s，则R＝6.5m。即在6.5m的距离上，激光器转速3000转/min时，实现了6Ma速度的模拟。

本发明是一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置(见图2)，包括有旋转发射工作台、固定接收平台、检测处理系统。旋转发射工作台是模拟运动线速度和激光器发射扩束装置，其上安装有调节脚、箱式外壳、防护罩，箱式外壳内安装电机，防护罩内安装转盘、激光器及电源。(见图3)。固定接收平台为激光启动信号接收装置，主要由调节脚、底座、支撑立柱、橇载动态点火装置构成(见图4)。

在某型高超声速火箭橇试验设计中激光非接触式动态点火系统要求工作速度为6Ma，在实验室验证环节中应用了本发明，经过实验验证了激光非接触式动态点火系统的有效性和可靠性，保证了该系统设计环节的顺利验收，为高超声速火箭橇试验设计提供了可靠地技术支持。

Claims (4)

1.一种旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，包括旋转发射工作台和固定接收平台，其特征在于：所述的固定接收平台上安装火箭橇激光非接触式动态点火接收装置；所述的旋转发射工作台带动火箭橇激光非接触式动态点火激光器旋转，使得火箭橇激光非接触式动态点火激光器输出的激光光束以火箭橇运动速度相同的线速度扫过火箭橇激光非接触式动态点火接收装置。

2.根据权利要求1所述的旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，其特征在于：所述的旋转发射工作台和固定接收平台下部均设有高度调节机构，确保旋转发射工作台和固定接收平台位于同一水平高度。

3.根据权利要求1所述的旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，其特征在于：所述的旋转发射工作台通过电机驱动转盘旋转；所述的火箭橇激光非接触式动态点火激光器安装在转盘上，并通过防护罩封闭；防护罩固定在旋转发射工作台上，侧壁开有通孔，火箭橇激光非接触式动态点火激光器与火箭橇激光非接触式动态点火接收装置的连线穿过通孔。

4.根据权利要求1所述的旋转式实验室模拟激光高速交汇的实验装置，其特征在于：还包括电机测速调速单元，安装在旋转发射工作台内，用于测量转盘旋转速度并调节电机转速。