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仪器仪表与测控技术助力长征七号腾飞
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  6月25日20点,我国新一代中型运载火箭——长征七号火箭在海南文昌航天发射场点火升空,拉开了我国载人航天工程空间实验室任务的序幕。长征七号火箭的首飞成功,标志着我国新一代运载火箭研制取得重大突破,将大幅提升我国进入空间的能力。

  作为航天电子专业院,航天九院是长征七号运载火箭电子产品的主要承研单位,提供了占整个运载火箭2/3的电子产品。

  九院704所是中国意义表学会传感器分会挂靠单位,让我们一起来了解这些来自704所的遍布火箭的各个部位的产品和技术吧。

  综合测量系统

  多项新技术国内运载火箭首次应用

  相比其他型号的测量系统而言,“长七”火箭测量系统参数的种类多、数量大、指标高,对综合测量系统要求很高。作为我国最早从事航天及军工领域测控通信技术及产品研发生产的专业研究所之一,九院704所多项新技术在“长七”上实现国内运载火箭的首次应用。

  地基高码率调频遥测

  靶场遥测进入信息高速公路时代

  高码率调频遥测技术是新一代运载火箭研制中十大关键技术之一,其主要作用是完成箭上参数采集、编码、数字调制以及功率放大等功能,有效解决基带数据传输中数据延时、信号畸变等方面的影响,从而改善数据传输质量,提高数据传输的可靠性。“长七”火箭中首次应用了地基高码率调频遥测设备,遥测码率容量提升数倍,从而确保靶场遥测全面进入信息高速公路时代。

  天基测控技术

  提高测控网对“长七”火箭的综合测控能力

  天基测控技术具有测控覆盖范围广、测控数据传输实时性强等优点,在航天测控领域应用越来越广泛。704所为“长七”火箭配套的S频段中继用户终端,是天基测控技术的首次应用。它由中继测控终端及相控阵天线组成,负责运载火箭飞行过程中天基返向遥测数据传输任务,主要功能是接收火箭平台发送的姿态及轨道等信息,完成箭载遥测数据回传的任务。

  卫星定位接收机

  为地面测量系统装上“千里眼”

  704所为“长七”火箭配套了卫星定位接收机。作为箭上测量系统的重要部分,接收机为火箭提供高精度位置信息,与惯性导航设备进行主动段组合导航,构成了火箭的“方向盘”和地面测量系统的“千里眼”,对火箭高精度入轨和地面测量系统掌握火箭运行情况起到关键作用。该接收机成功突破北斗导航卫星信号快速捕获、高精度测距、高精度定位测速等关键技术,极大地提高了定位精确度及可靠性。

  地面遥测站

  发射场外“深情守望”长七

  704所某遥测站位于海南发射场文昌发测站,承担了“长七”火箭首飞起始段的测控任务,“长七”首飞的首段遥测数据就是通过该站接收。704所提供的车载天馈分系统则是遥测站系统的关键部分,由主通道和差通道组成。主通道用于接收遥测信号并传送给接收机,差通道用于提供目标信号的方位、俯仰误差信息,伺服系统依据该误差信息驱动天线指向目标,确保主通道能够以最大增益接收遥测信号。

  在“长七”点火、起飞的过程中,704所的天线始终“目不转睛”深情款款地守望着“长七”那婀娜的身姿,确保“长七”上的各种遥测数据能够及时有效地传送到地面,地面可以利用这些遥测数据对“长七”的健康状况和其他飞行状况做出快速准确的判断。

  动力系统

  多种传感器/变换器为火箭“站岗放哨”

  在长征七号运载火箭中,九院704所共研制了700余台/件用于测量液位、温度、热流、压力、流量、位移、振动等的传感器、变换器。它们像一个个高度警惕的“哨兵”, 遍布于火箭的每一个部位,监测火箭的每一个状态, 并将这些工作状态参数变为电信号传递出来,为火箭的安全飞行保驾护航。

  超低温薄膜压力传感器

  助“长七”创造加注后最长停放纪录

  “长七”火箭采用了无毒、无污染的低温燃料,并成功实现低温燃料加注后停放24小时,创下了低温燃料停放最长时间的纪录。其中,704所具备完全自主知识产权的超低温薄膜压力传感器功不可没。该传感器用于测量火箭发动机入口推进剂输送管压力,实现飞行过程中动力系统状态检测。它就像是大管家,掌管着“长七”火箭动力系统的状态,实现了全压测量。

  温度传感器

  测量结果作为能否点火起飞的判据

  在“长七”火箭推进剂增压输送系统、贮箱和发动机中,使用了大量的温度传感器,其中包括近百只704所专门为“长七”研制的低温温度传感器。这些传感器能够及时准确反映出推进剂、发动机温度信息,部分参数测量结果直接作为整箭能否点火起飞的判据。在“长七”任务中,这些温度传感器工作稳定可靠,获取了准确的测量结果,为火箭的成功飞行提供了有效的保障。

  耗尽关机传感器

  对各级发动机精准关机意义重大

  耗尽关机传感器主要用于“长七”火箭飞行时各级发动机的关机,对火箭的精确入轨至关重要。基于电容原理的耗尽关机液位测量传感器,是704所为适应火箭新型推进剂研制。因为在低温新型燃料介质中,燃料粘度与以往不同,对传感器准确响应时间提出了更高的要求。该所最终突破数十项关键技术和技术瓶颈,研制出可靠性极高的传感器,填补了低温耗尽关机液位测量空白,处于国际领先水平。