一、系統(tǒng)概述
火箭橇測試系統(tǒng)是一種用于高速動態(tài)試驗的專用平臺，通過火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)滑車在軌道上高速滑行（速度可達(dá)數(shù)馬赫），模擬嚴(yán)苛環(huán)境（如高加速度、氣動熱、沖擊振動等），主要用于測試火箭部件、航空設(shè)備、材料性能及引信可靠性等。
核心目標(biāo)：

• 實(shí)時采集高速運(yùn)動狀態(tài)下的多物理量數(shù)據(jù)（速度、加速度、溫度、應(yīng)變、振動等）。

• 確保系統(tǒng)在嚴(yán)苛條件下的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)完整性。

• 實(shí)現(xiàn)測試過程的安全控制和緊急制動。

二、核心組成部分

1. 火箭橇滑車與軌道系統(tǒng)

• 滑車結(jié)構(gòu)：輕量化高強(qiáng)度材料（如鈦合金、碳纖維），集成傳感器艙、數(shù)據(jù)記錄單元和火箭發(fā)動機(jī)。

• 軌道設(shè)計：精密鋼軌或磁懸浮軌道，配備激光測速系統(tǒng)和制動裝置（液壓制動或沙箱緩沖）。

• 動力系統(tǒng)：固體/液體火箭發(fā)動機(jī)，推力可調(diào)，支持短時高加速（>100g）。

2. 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

• 超高速DAQ（采樣率≥1MS/s，如NI PXIe-5172），支持同步多通道采集。

• 抗沖擊存儲模塊（黑匣子），內(nèi)置冗余電源和SSD（≥1TB）。

• 加速度：壓電式加速度計（頻響>10kHz，量程±5000g，如Endevco 7270A）。

• 溫度：高速紅外熱像儀（幀率>1kHz）或薄膜熱電偶（響應(yīng)時間<1ms）。

• 應(yīng)變/振動：光纖光柵傳感器（抗電磁干擾，適合高動態(tài)環(huán)境）。

• 傳感器選型：

• 采集設(shè)備：

3. 同步與時統(tǒng)系統(tǒng)

• 時間基準(zhǔn)：GPS/北斗授時模塊（納秒級同步精度），確保多傳感器數(shù)據(jù)時間對齊。

• 觸發(fā)機(jī)制：激光測速觸發(fā)啟動，或通過FPGA實(shí)現(xiàn)硬件級同步控制。

4. 安全與控制系統(tǒng)

• 緊急制動：冗余制動設(shè)計（電磁制動+機(jī)械制動），通過高速攝像頭實(shí)時監(jiān)測滑車狀態(tài)并觸發(fā)急停。

• 環(huán)境監(jiān)測：軌道溫度監(jiān)測（防過熱變形）、氣象傳感器（風(fēng)速/濕度影響修正）。

• 遠(yuǎn)程操控：基于光纖通信的遠(yuǎn)程控制站，人員撤離至安全區(qū)域操作。

5. 數(shù)據(jù)處理與可視化

• 高動態(tài)數(shù)據(jù)重建（如沖擊響應(yīng)譜分析）。

• 多物理量耦合分析（如氣動熱與結(jié)構(gòu)變形關(guān)聯(lián)）。

• 實(shí)時處理：邊緣計算單元（如NVIDIA Jetson AGX）執(zhí)行數(shù)據(jù)降噪和特征提取。

• 后處理分析：

• 可視化：3D軌跡重建（結(jié)合IMU數(shù)據(jù)）、熱力學(xué)云圖生成。