一、系統(tǒng)概述
火箭橇測(cè)試系統(tǒng)是一種用于高速動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的專(zhuān)用平臺(tái)，通過(guò)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)滑車(chē)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(dòng)熱、沖擊振動(dòng)等），主要用于測(cè)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(shí)采集高速運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(cè)試過(guò)程的安全控制和緊急制動(dòng)。

二、核心組成部分

1. 火箭橇滑車(chē)與軌道系統(tǒng)

• 滑車(chē)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(dòng)機(jī)。

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

• 動(dòng)力系統(tǒng)：固體/液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，推力可調(diào)，支持短時(shí)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(chǔ)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(jì)（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(shí)間<1ms）。

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

• 傳感器選型：

• 采集設(shè)備：

3. 同步與時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)

• 時(shí)間基準(zhǔn)：GPS/北斗授時(shí)模塊（納秒級(jí)同步精度），確保多傳感器數(shù)據(jù)時(shí)間對(duì)齊。

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

4. 安全與控制系統(tǒng)

• 緊急制動(dòng)：冗余制動(dòng)設(shè)計(jì)（電磁制動(dòng)+機(jī)械制動(dòng)），通過(guò)高速攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑車(chē)狀態(tài)并觸發(fā)急停。

• 環(huán)境監(jiān)測(cè)：軌道溫度監(jiān)測(cè)（防過(guò)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(dòng)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(dòng)熱與結(jié)構(gòu)變形關(guān)聯(lián)）。

• 實(shí)時(shí)處理：邊緣計(jì)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。