一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统技术方案

本发明专利技术涉及飞行器健康管理领域，公开了一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其功能性架构包括数据采集

【技术实现步骤摘要】
一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统


[0001]本专利技术涉及飞行器健康管理领域，尤其涉及一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统
。

技术介绍

[0002]航班化航天运载器是指从地面起飞完成预定发射任务后，全部或部分返回并安全着陆，经过检修后可快速再次执行发射任务的可重复使用运载器
。
不同于一次性发射后便废弃的运载火箭，航班化航天运载器可多次重复使用，从而能大幅降低单位有效载荷的发射成本，实现自由便捷出入空间和高效利用空间的目标
。
[0003]航班化航天运载器需要进行天地往返飞行，运载器在飞行过程中面临较为严酷的热环境，为了保证飞行器金属结构以及内部电子仪器设备在合适的温度条件下工作，需要在飞行器结构表面安装大面积热防护系统
。
在极端的飞行环境下，热防护系统容易产生冲击
、
松动和脱落等多种形式损伤，是导致发生灾难性事故的潜在威胁，因此，在每个任务周期后都需要进行检测维修
。
[0004]现阶段的热防护系统状态监测主要依赖于地面无损检测手段
。
虽然超声检测
、
红外扫描等无损检测技术可以在地面很好的检测出热防护系统的多种损伤形式，但该方法检测周期长并且使用的仪器设备较为复杂，很难满足航班化航天运载器的快速周转维护要求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术中存在的缺点
,
而提供了一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，包括：机载端
、
地面端和移动终端；
[0006]所述机载端布置于航天运载器机体上，所述机载端包括若干个数据采集节点，所述数据采集节点包括数据采集模块
、
数据储存模块
、
无线通信模块和电源模块；
[0007]所述地面端包括数据接收储存模块
、
数据处理模块
、
故障诊断模块
、
数据库和维修辅助模块；
[0008]所述移动终端用于维修工作，接收所述维修辅助模块提供的可视化故障信息，实现维修状态的更新
。
[0009]进一步地，所述数据采集模块用于采集热防护系统与金属结构连接处的温度数据；所述数据储存模块用于储存传感器采集的原始数据；所述无线通信模块在航班化航天运载器飞行后工作，将采集的数据通过无线传输发送至所述地面端；所述电源模块为所述数据采集节点的全部组件提供稳定电源
。
[0010]进一步地，所述地面端设置于航天港
、
发射场和回收场
。
[0011]进一步地，所述数据接收储存模块包括数据接受单元
、
数据管理单元和数据储存单元
。
[0012]进一步地，所述数据接收单元用于接收所述机载端发送的打包数据；所述数据管
理单元用于将数据按照不同的节点地址进行分类处理；所述数据储存单元，用于将已完成分类数据分区储存
。
[0013]进一步地，所述数据处理模块对节点温度数据进行预处理和特征提取
。
[0014]优选地，所述预处理包括数据清洗
、
数据集合
、
数据归纳和数据变换；所述特征提取指从所述预处理后的数据中提取故障敏感特征
。
[0015]进一步地，所述故障诊断模块综合温度数据
、
特征提取后的故障特征参数
、
地面试验数据和历史测量数据信息，通过阈值检测的方法进行故障诊断
。
[0016]优选地，所述故障诊断的执行流程包括：所述故障诊断模块依据所述地面试验数据及所述历史测量数据确定所述阈值检测的上下门限，在所述故障诊断模块接收数据后，判断所述数据是否超过所述上下门限，当超过所述上下门限时，记录故障数据的地址信息
。
[0017]进一步地，所述数据库用于存储历史数据
、
数据处理算法和故障诊断算法
。
[0018]进一步地，所述维修辅助模块将故障区域可视化展示，并将故障信息传输至所述移动终端
。
[0019]更优的，所述若干数据采集点与所述地面端之间的数据传输通过
ZigBee
无线通信网络实现
。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021](1)
通过设置故障诊断模块，实现对航班化航天器热防护结构地故障进行及时诊断
、
定位和预警
。
[0022](2)
依赖所述数据处理模块完成数据处理工作，利用所述数据处理模块搭载的相关算法对数据进行预处理和特征提取，用于实现后续的故障诊断
。
[0023](3)
通过机载端
、
地面端和移动终端三端协作，提供一种可靠
、
即时的监测手段，以便能及时发现热防护系统的故障，降低航班化运载器的检修时间和成本
。
附图说明
[0024]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制
。
[0025]在附图中：
[0026]图1为本专利技术一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统功能框架；
[0027]图2为本专利技术一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统物理框架；
[0028]图3为本专利技术一种机身覆盖式热防护系统数据采集节点布置图；
[0029]图4为本专利技术一种机头锥一体化刚性连接热防护系统数据采集节点布置图；
[0030]图5为本专利技术一种数据包组成示意图；
[0031]图6为本专利技术一种故障诊断流程图；
[0032]图7为本专利技术一种移动终端组成示意图
。
[0033]附图标记
[0034]1：数据采集节点；2：间隙处数据采集节点；3：刚性防热瓦
。
具体实施方式
[0035]使本申请实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中
的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0036]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式
。
应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征
、
整数
、
步骤
、
操作
、
元件和
/
或组件，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其特征在于，包括：机载端
、
地面端和移动终端；所述机载端布置于航天运载器机体上，所述机载端包括若干个数据采集节点，所述数据采集节点包括数据采集模块
、
数据储存模块
、
无线通信模块和电源模块；所述地面端包括数据接收储存模块
、
数据处理模块
、
故障诊断模块
、
数据库和维修辅助模块；所述移动终端用于维修工作，接收所述维修辅助模块提供的可视化故障信息，实现维修状态的更新
。2.
根据权利要求1所述的航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其特征在于，所述数据采集模块用于采集热防护系统与金属结构连接处的温度数据；所述数据储存模块用于储存传感器采集的原始数据；所述无线通信模块在航班化航天运载器飞行后工作，将采集的数据通过无线传输发送至所述地面端；所述电源模块为所述数据采集节点的全部组件提供稳定电源
。3.
根据权利要求1所述的航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其特征在于，所述地面端设置于航天港
、
发射场和回收场
。4.
根据权利要求1所述的航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其特征在于，所述数据接收储存模块包括数据接受单元
、
数据管理单元和数据储存单元
。5.
根据权利要求3所述的航班化航天运载器热防护系统的健康管理系统，其特征在于，所述数据接收单元用于接收所述机载端发送的打包数据；所述数据管理单元用于将数据按照不同的节点地址进行分类处理；所述数据储存单元，用于将已完成分类数据分区储存
。6.
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大富，林剑锋，盛英华，卫国宁，马嘉，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：