一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法技术

本发明专利技术属于炮射发射技术领域，公开了一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法。该外置电源模块设计方法包括供能需求分析、应用环境分析、外置电源模块布局设计、抗过载结构设计、供电接口选型和外置电源模块测试。该外置电源模块设计方法可以指导设计应用于气炮、火炮、电磁炮等封闭发射条件下，为带有直接测量功能的炮弹或者试验模型提供长时供电的外置电源模块，能够提供不同应用场合的设计方案，可以同时满足大容量、抗高过载、不破坏炮弹或者试验模型质心和飞行稳定性的外置供电需求，有利于提升炮弹或者试验模型有效载荷比，保证发射安全性，具有更高经济性。具有更高经济性。具有更高经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法


[0001]本专利技术属于炮射发射
，具体涉及一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法。

技术介绍

[0002]发射带有测量功能的电气装置的炮弹或者试验模型，可以实时测量高过载环境下（瞬时过载1000g~50000g）炮弹或者试验模型的弹道参数、飞行环境参数、运动状态等参数，相较于非接触测量，直接测量获得的参数可信度更高，对物理现象的描述更加贴近飞行弹道的真实情况，而且能够实现全过程的持续测量，突破光学非接触测量设备位置固定、视场范围有限的局限。
[0003]为实现相关参数的直接测量，必然需要考虑炮弹或者试验模型内置的电气装置的供电问题。内置的电气装置采用燃料电池、干电池或者锂电池作为具有抗高过载能力的储能模块或者供能模块。由于气炮、火炮、电磁炮的炮弹或者试验模型的飞行时长较短（一般低于1s），储能模块或者供能模块的供电时长一般能够满足炮弹或者试验模型从发射到飞行的供电需求；但是，如果发射准备过程复杂、准备时间超过1小时，必然需要增大储能模块或者供能模块的容量和体积，而过大的内置供能模块会影响炮弹或者试验模型的质心分布、飞行稳定性、抗过载性能和结构安全性，因而有必要探索在长时间封闭环境内，改进外置供电方法以满足长时间供能需求。
[0004]采用直接引线的外置供能方案，对供能触点位置具有较高的要求，在一些封闭环境和发射机制下，直接引线的引线、收线等会对炮弹或者试验模型的结构强度、气动外形和试验设备安全性造成影响。为解决上述问题，有必要发展一种可置于封闭环境下、具备抗高发射过载能力的试验模型外置电源模块设计方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法。
[0006]在大多数应用情况下，外置电源模块与炮弹或试验模型一同置入发射环境内并一同被发射出去，因而外置电源模块中的单模块应该对发射方向轴对称均匀分布，防止发射过程中单模块受力不均发生不可控偏转。整体灌封前和整体灌封后，均需对外置电源模块开展放电测试确认供电时长满足设计，供电电压、电流稳定。外置电源模块的供电接口需要考虑电气安装，更需要考虑应用过程。
[0007]本专利技术的抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，包括以下步骤：S1.供能需求分析；S2.应用环境分析；S3.外置电源模块布局设计；S4.抗过载结构设计；
S5.供电接口选型；S6.外置电源模块测试；在进行步骤S6的各项测试过程中，根据测试结果进行步骤S1~步骤S5的重复迭代，直至满足所有需求，外置电源模块设计完成。
[0008]进一步地，所述的步骤S1的供能需求分析，包括以下内容：根据配置在试验模型内部的电气装置的组成和工作过程，对电气装置的电压、电流需求和使用时长进行分析，确定电气装置除短时供电模块以外的功耗情况，并根据实际应用场景进行余量估计，从而获取外置电源模块的供能需求。
[0009]进一步地，所述的步骤S2的应用环境分析，包括以下内容：外置电源模块的类型包括燃料电池、干电池或者锂电池，通过以下应用环境分析过程选择外置电源模块的类型：S21.根据试验模型发射加载，分析外置电源模块的加载受力面过载，确认外置电源模块受力位置的结构设计要求；S22.根据试验模型发射目的，分析试验模型质心及飞行稳定性，判断是否需要保持原有质心以保证飞行稳定性，从而确定是否抛出外置电源模块，若确定抛出外置电源模块，则进一步分析包括飞行空间结构和气体环境的试验模型飞行弹道环境，进而确定抛出方案选择整体抛出还是气动分离方式抛出；S23.开展特殊应用环境分析，包括环境真空度、温度，辅助进行外置电源模块选择，并确认外置电源模块的类型。
[0010]进一步地，所述的步骤S3的外置电源模块布局设计，包括以下内容：在步骤S2选择外置电源模块的类型的基础上，结合步骤S1的供能需求分析，确定外置电源模块中的单模块数量，若单模块数量为1，则将单模块布置在外置电源模块的中心，若单模块数量大于等于2则将若干个单模块沿外置电源模块的周向进行轴对称均匀分布；将选定的外置电源模块的类型、数量按照分布形式排布，构成外置电源模块；对外置电源模块进行放电测试，直至确认外置电源模块供电时长满足供能要求，供电电压、电流稳定。
[0011]进一步地，所述的步骤S4的抗过载结构设计，包括以下内容：外置电源模块的抗过载结构设计包括整体外部结构设计、单模块固定方式和整体灌封；整体外部结构为适应试验模型安装位置的封闭的圆柱形的壳体，即外壳，外壳包括整体式外壳或者分瓣式外壳；整体式外壳适用于单模块数量为1或者单模块数量大于等于2不需要分瓣的情况，整体式外壳进行整体抛出；分瓣式外壳适用于单模块数量大于等于2需要分瓣的情况，分瓣原则是将外壳对应于单模块进行轴对称均匀分瓣，分瓣式外壳采用气动分离方式抛出；单模块固定方式包括单模块数量为1的情况下，单个单模块在整体式外壳内的固定方式；包括单模块数量大于等于2不需要分瓣的情况下，各单模块在整体式外壳内的固定方式；还包括单模块数量大于等于2需要分瓣的情况下，各单模块在分瓣外壳内的固定方式，以及各分瓣外壳之间的固定方式；
整体灌封包括单模块数量为1或者单模块数量大于等于2不需要分瓣的情况下，在单模块与外壳之间灌封固定材料，将单模块和外壳粘合成一个整体；还包括单模块数量大于等于2需要分瓣的情况下，在单模块与分瓣外壳之间灌封固定材料，将单模块和分瓣外壳粘合成一个整体；在抗过载结构设计过程中，还要将发射时的加载过程作为输入条件，针对步骤S3的外置电源模块布局开展力学仿真分析，评价抗过载性能，优化抗过载结构设计，进一步确定抗过载结构所包括的单模块数量、单模块分布形式、外壳结构和整体灌封方式的抗过载结构设计方案；整体灌封后，对外置电源模块进行放电测试，确认供电时长满足供能要求，供电电压、电流稳定。
[0012]进一步地，所述的S5的供电接口选型，包括以下内容：外置电源模块与试验模型通过供电接口实现电连接，供电接口包括接线式接口或插针式接口；接线式接口适合需要外置电源模块在试验模型飞行时长时伴飞供电的情况，但在完成伴飞供电任务，需要抛出外置电源模块，外置电源模块脱离时拉力大；接线式接口在安装时采用专用装置实现绝缘固定；插针式接口适合需要外置电源模块在试验模型试验准备时长时供电的情况，插针式接口方便试验模型发射前安装和绝缘，发射时容易脱出；供电接口选型，包括以下步骤：S51.确认外置供电模块是否抛出，若不抛出，选择接线式接口；S52.若抛出，根据步骤S4确定的抗过载结构设计方案选择整体式外壳抛出或者分瓣式外壳抛出；S53.确定抛出的时机；S54.若长时伴飞供电后抛出，选择接线式接口；若试验准备时长时供电、飞行时抛出，选择插针式接口。
[0013]进一步地，所述的S6的外置电源模块测试，包括以下内容：S61.固化工艺试验；根据材料特性，通过固化工艺试验确定整体灌封的温度、时间及相关参数，优化固化效果，提升抗过载性能；S62.抗过载能力测试外置电源模块进行抗过载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，其特征在于，所述的外置电源模块设计方法包括以下步骤：S1.供能需求分析；S2.应用环境分析；S3.外置电源模块布局设计；S4.抗过载结构设计；S5.供电接口选型；S6.外置电源模块测试；在进行步骤S6的各项测试过程中，根据测试结果进行步骤S1~步骤S5的重复迭代，直至满足所有需求，外置电源模块设计完成。2.根据权利要求1所述的抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，其特征在于，所述的步骤S1的供能需求分析，包括以下内容：根据配置在试验模型内部的电气装置的组成和工作过程，对电气装置的电压、电流需求和使用时长进行分析，确定电气装置除短时供电模块以外的功耗情况，并根据实际应用场景进行余量估计，从而获取外置电源模块的供能需求。3.根据权利要求1所述的抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，其特征在于，所述的步骤S2的应用环境分析，包括以下内容：外置电源模块的类型包括燃料电池、干电池或者锂电池，通过以下应用环境分析过程选择外置电源模块的类型：S21.根据试验模型发射加载，分析外置电源模块的加载受力面过载，确认外置电源模块受力位置的结构设计要求；S22.根据试验模型发射目的，分析试验模型质心及飞行稳定性，判断是否需要保持原有质心以保证飞行稳定性，从而确定是否抛出外置电源模块，若确定抛出外置电源模块，则进一步分析包括飞行空间结构和气体环境的试验模型飞行弹道环境，进而确定抛出方案选择整体抛出还是气动分离方式抛出；S23.开展特殊应用环境分析，包括环境真空度、温度，辅助进行外置电源模块选择，并确认外置电源模块的类型。4.根据权利要求1所述的抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，其特征在于，所述的步骤S3的外置电源模块布局设计，包括以下内容：在步骤S2选择外置电源模块的类型的基础上，结合步骤S1的供能需求分析，确定外置电源模块中的单模块数量，若单模块数量为1，则将单模块布置在外置电源模块的中心，若单模块数量大于等于2则将若干个单模块沿外置电源模块的周向进行轴对称均匀分布；将选定的外置电源模块的类型、数量按照分布形式排布，构成外置电源模块；对外置电源模块进行放电测试，直至确认外置电源模块供电时长满足供能要求，供电电压、电流稳定。5.根据权利要求1所述的抗高发射过载的试验模型外置电源模块设计方法，其特征在于，所述的步骤S4的抗过载结构设计，包括以下内容：外置电源模块的抗过载结构设计包括整体外部结构设计、单模块固定方式和整体灌封；
整体外部结构为适应试验模型安装位置的封闭的圆柱形的壳体，即外壳，外壳包括整体式外壳或者分瓣式外壳；整体式外壳适用于单模块数量为1或者单模块数量大于等于2不需要分瓣的情况，整体式外壳进行整体抛出；分瓣式外壳适用于单模块数量大于等于2需要分瓣的情况，分瓣原则是将外壳对应于单模块进行轴对称均匀分瓣，分瓣式外壳采用气动分离方式抛出；单模块固定方式包括单模块数量为1的情况下，单个单模块在整体式外壳内的固定方式；包括单模块数量大于等于2不需要分瓣的情况下，各单模块在整体式外壳内的固定方式；还包括单模块数量大于等于2需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，文雪忠，陈鲲，龙耀，柯发伟，姜林，黄洁，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：