一种制导武器系统的挂飞训练装置的制作方法

本实用新型属于机载制导武器的挂飞训练技术领域，尤其涉及一种制导武器系统的挂飞训练装置。

背景技术：

为提升射手操作熟练度和武器系统战斗力，需对射手和武器系统进行反复演练。目前，国内外的常见做法是，利用仿真系统进行模拟演练，该方法无法真实模拟武器系统作战时的环境条件，或使用物理联锁的继电器方式模拟火箭在轨离轨，该方法大幅降低了挂飞训练弹的使用寿命。而使用真实火箭挂飞价格昂贵，且挂飞寿命有限，带来很多维修和折旧等军费。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种制导武器系统的挂飞训练装置，为射手训练和武器系统演练提供了一套真实模拟火箭外形尺寸、质量质心、转动惯量、电气负载和工作流程的挂飞训练弹，以较低成本和较高的契合度满足了武器系统训练需求，提高了武器系统训练效率和战斗力。

一种制导武器系统的挂飞训练装置，挂接于载机系统，包括模拟舱段，安装在模拟舱段外部的模拟尾翼以及安装在模拟舱段内部的电源控制板、信息处理板以及模拟负载板，其中，模拟舱段和模拟尾翼构成的模拟火箭与待模拟真实火箭的外形尺寸、质量、质心以及转动惯量均相同；

所述电源控制板包括ad接口模块、第一储能模块、电源管理模块以及场效应管模块；所述信息处理板包括ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块；

所述载机系统用于为电源管理模块、ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块供电；

所述ad接口模块用于接收所述载机系统提供的发射硬线信号，并将所述发射硬线信号通过ad采集模块转发给所述处理器模块；

所述处理器模块用于检测发射硬线信号的电压是否大于预设阈值，若大于，则控制所述第一离散量输出模块向第一储能模块供电，然后第一储能模块驱动场效应管模块断开；若不大于，则第一离散量输出模块不向第一储能模块供电，且场效应管模块保持闭合；处理器模块还用于根据预设的待模拟真实火箭的工作时序，控制第二离散量输出模块向电源管理模块输出供电信号；

所述电源管理模块用于当接收到供电信号时，为模拟负载板提供工作电源，否则不向模拟负载板提供工作电源；

所述模拟负载板与待模拟真实火箭的真实电气负载相同，且与相互并联的电源管理模块和第一储能模块均连接，用于模拟不同工况下待模拟真实火箭的瞬态工作电流和稳态工作电流；

所述场效应管模块连接于载机系统的在轨离轨闭合回路中，用于模拟挂飞训练装置的在轨和离轨；其中，场效应管断开时，在轨离轨闭合回路断开，挂飞训练装置离轨；场效应管闭合时，在轨离轨闭合回路闭合，挂飞训练装置在轨；

所述第一储能模块用于当所述场效应管断开时，使场效应管在设定时长内保持断开状态，同时，在所述设定时长内继续为模拟负载板供电；还用于当自身存储的能量释放完毕后，使场效应管闭合，挂飞训练装置重新自动在轨。

进一步的，所述模拟负载板包括电容、电感以及功率电阻；其中，电容、电感以及功率电阻与待模拟真实火箭的真实电气负载相同，且电容和功率电阻并联后与电感串联在相互并联的电源管理模块和第一储能模块的两端。

进一步的，所述电源控制板还包括滤波模块；

所述滤波模块用于将所述载机系统提供的电源电压进行滤波和稳压，经过滤波和稳压后的电源电压再为电源管理模块、ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块供电。

进一步的，所述信息处理板还包括dc/dc转换模块；

所述dc/dc转换模块用于对经过滤波和稳压后的电源电压进行转换，并将转换成设定值的电源电压向ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块提供工作电源。

进一步的，所述信息处理板还包括通讯模块；

所述通讯模块用于将模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块的工作状态以及第一储能模块的工作状态发送给载机系统；还用于接收载机系统提供的预设的待模拟真实火箭的工作时序，然后将预设的待模拟真实火箭的工作时序转发给所述处理器模块。

进一步的，一种制导武器系统的挂飞训练装置，还包括记录器；所述记录器包括信号采集模块、单片机以及flash模块；

所述信号采集模块用于采集并向所述单片机转发所述通讯模块向载机系统发送的模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块的工作状态以及第一储能模块的工作状态；

所述单片机用于控制flash模块的读写，使其记录模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块工作状态以及第一储能模块的工作状态。

进一步的，一种制导武器系统的挂飞训练装置，还包括第二储能模块；

所述第二储能模块存储的电能由载机系统提供，用于当载机系统的电源电压瞬断时，为电源管理模块、ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块供电。

有益效果：

1、本实用新型提供一种制导武器系统的挂飞训练装置，挂飞训练装置的外形尺寸、质量质心、转动惯量、电气负载以及工作流程与真实火箭保持一致，可替代真实火箭训练射手装弹和卸弹，还可以替代实弹验证火箭与载机系统的电气接口是否匹配，大幅降低了生产成本和试验成本，能够以较高的契合度满足了武器系统训练需求，提高了武器系统训练效率和战斗力；

此外，本实用新型利用场效应管的常闭的工艺特性对火箭的在轨离轨状态模拟，大幅提高了挂飞训练装置的生产成本、使用寿命和可靠性；同时，场效应管由于其工艺特性，具有功耗低，使用寿命长等特点，打破了传统继电器模拟打开/闭合带来的寿命有限和功耗大引起的大储能模块复杂等问题，简化了设计逻辑，降低了生产成本，提高了产品的可靠性和使用寿命，填补了目前在国内外市场上利用常闭的场效应管替代继电器模拟火箭离轨/在轨的空白；

由此可见，相较于通用的武器系统模拟训练技术，本实用新型能够全面模拟实弹，且不受使用环境和挂飞寿命的影响，可多次自动模拟火箭的离轨/在轨，以低成本高精确特点准确模拟火箭结构、电气特性和工作流程。

2、本实用新型提供一种制导武器系统的挂飞训练装置，通过电容、电感和功率电阻模拟火箭真实的电气负载，可以大幅降低外场试验成本，替代真实火箭验证与载机系统的电气接口匹配性，填补了目前挂飞训练装置领域通过电容、电感和功率电阻模拟火箭真实的电气负载的空白。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种制导武器系统的挂飞训练装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的电源控制板的结构示意图；

图3为本实用新型提供的模拟负载板和电源管理模块与第一储能模块的连接关系示意图；

图4为本实用新型提供的信息处理板的工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

参见图1，该图为本实施例提供的一种制导武器系统的挂飞训练装置的结构示意图。一种制导武器系统的挂飞训练装置，挂接于载机系统，包括模拟舱段，安装在模拟舱段外部的模拟尾翼以及安装在模拟舱段内部的电源控制板、信息处理板、模拟负载板以及记录器，其中，模拟舱段和模拟尾翼与待模拟真实火箭的外形尺寸、质量、质心以及转动惯量均相同。

需要说明的是，挂飞训练装置的电源控制板通过模拟舱段上的电气接口与载机系统相连，载机系统通过电气接口向挂飞训练装置提供一路工作电源和发射硬线信号，并实时装订诸元信息，挂飞训练装置通过电气接口实时向载机系统上报自身的工作信息，以此实现待模拟真实火箭与载机系统进行信息交互的过程。

可选的，所述模拟舱段和模拟尾翼采用套接或螺纹连接方式，电源控制板、信息处理板和模拟负载板通过螺钉安装在电路板支架上，电路板支架和记录器通过螺钉固定在模拟舱段内。

参见图2，该图为本实施例提供的电源控制板的结构示意图。所述电源控制板包括滤波模块、ad接口模块、第一储能模块、第二储能模块、电源管理模块以及场效应管模块；所述信息处理板包括通讯模块、ad采集模块、dc/dc转换模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块；所述模拟负载板包括电容、电感以及功率电阻；其中，参见图3，该图为本实施例提供的模拟负载板和电源管理模块与第一储能模块的连接关系示意图。电容、电感以及功率电阻与待模拟真实火箭的真实电气负载相同，且电容和功率电阻并联后与电感串联在连接在相互并联的电源管理模块和第一储能模块的两端，用于模拟不同工况下待模拟真实火箭的瞬态工作电流和稳态工作电流。其中，电容和电感用于模拟火箭的瞬态工作电流，功率电阻用于模拟火箭的稳态工作电流。所述记录器包括信号采集模块、单片机以及flash模块。

需要说明的是，由于模拟负载电流较大、功耗较大，一般的直插贴片电阻都不能满足要求，因此本实施例采用满足功耗要求的功率电阻。

所述滤波模块用于将所述载机系统提供的电源电压进行滤波和稳压，经过滤波和稳压后的电源电压再为电源管理模块、第二储能模块供电。滤波模块的设计为挂飞训练装置提供了良好的电磁环境，保证了挂飞训练装置的电磁兼容性与可靠性。

所述dc/dc转换模块用于对经过滤波和稳压后的电源电压进行转换，并将转换成设定值的电源电压再为通讯模块、ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块供电。

可选的，dc/dc转换模块由mjwi10-24s05组成。

所述ad接口模块用于接收所述载机系统提供的发射硬线信号，并将所述发送硬线信号通过ad采集模块转发给所述处理器模块。

可选的，ad采集模块由adum3190组成，与电源控制板的ad接口模块相连，用于采集发射硬线信号。

所述处理器模块用于检测发射硬线信号的电压是否大于预设阈值，若大于，则控制所述第一离散量输出模块向第一储能模块供电，然后第一储能模块驱动场效应管模块断开；若不大于，则第一离散量输出模块不向第一储能模块供电，且场效应管模块保持闭合；处理器模块还用于根据预设的待模拟真实火箭的工作时序，控制第二离散量输出模块向电源管理模块输出供电信号。

可选的，处理器模块由tms320lf2403a组成。

所述电源管理模块用于当接收到供电信号时，为模拟负载板提供工作电源，否则不向模拟负载板提供工作电源。

可选的，第一离散量输出模块与第二离散量输出模块由mc1413组成，受处理器模块的控制，用于提供使第一储能模块驱动场效应管模块打开或闭合以及使电源管理模块输出或断开电源的供电信号，该供电信号为高电平或低电平。

所述场效应管模块连接于载机系统的在轨离轨闭合回路中，用于模拟挂飞训练装置的在轨和离轨；其中，场效应管断开时，在轨离轨闭合回路断开，挂飞训练装置离轨；场效应管闭合时，在轨离轨闭合回路闭合，挂飞训练装置在轨。

所述第一储能模块用于当所述场效应管断开时，使场效应管在设定时长内保持断开状态，同时，在所述设定时长内继续为模拟负载板供电；还用于当自身存储的能量释放完毕后，使场效应管闭合，挂飞训练装置重新自动在轨。

需要说明的是，当载机系统采集到挂飞训练装置离轨的瞬间，会给挂飞训练装置断电，挂飞训练装置在断电情况下需对离轨信号保持至少1s，载机系统据此判定挂飞训练装置是否发射成功。即场效应管根据第一储能模块的能量对自身打开状态进行保持，当第一储能模块能量释放完毕，场效应管恢复闭合状态，即挂飞训练装置在轨，以便下一次发射流程。

所述第二储能模块存储的电能由载机系统提供，用于当载机系统的电源电压瞬断时，为电源管理模块、ad采集模块、处理器模块、第一离散量输出模块以及第二离散量输出模块供电。第二储能模块的设计保证了挂飞训练装置的抗掉电性。

需要说明的是，第一储能模块连接在场效应管的栅极和源极间，当栅极和源极电压大于阈值电压时，场效应管断开。第二储能模块是一开始就在充电的，与场效应管连接的第一储能模块是第一离散量输出模块输出高电平时才充电的。也就是说，当第一离散输出模块给出高电平时，先给第一储能模块供电使第一储能模块充电，第一储能模块再驱动场效应管断开，当场效应管断开后，载机系统断电，再由第一储能模块供一会儿电，对离轨信号进行保持。

所述通讯模块用于将模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块的工作状态、第一储能模块的工作状态以及第二储能模块的工作状态发送给载机系统；还用于接收载机系统提供的预设的待模拟真实火箭的工作时序，然后将预设的待模拟真实火箭的工作时序转发给所述处理器模块。

需要说明的是，信息处理板的通讯模块由max3490组成，与载机系统进行信息交互的通讯线从电源控制板过线后，通过电气接口与载机系统相连。通讯模块通过发送高低电平将挂飞训练装置的工作状态、电压和电流等信号上报载机系统，通过接收高低电平执行载机系统控制流程的指令和装订诸元信息。

参见图4，该图为本实施例提供的信息处理板的工作原理示意图。所述信号采集模块用于采集并向所述单片机转发所述通讯模块向载机系统发送的模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块的工作状态以及第一储能模块的工作状态；

所述单片机用于控制flash模块的读写，使其记录模拟负载板的瞬态工作电流和稳态工作电流、场效应管模块工作状态以及第一储能模块的工作状态。

可选的，单片机由stm32组成，flash模块由256gbit的nandflash组成，信号采集模块由ads7950组成。

本实施例的挂飞训练装置的工作过程为：

挂飞训练装置装弹完成后，载机对挂点上电，挂飞训练装置与载机系统进行工作流程和信息交互，载机系统向挂飞训练装置提供工作电源和装订褚元信息，挂飞训练装置的电源控制板对电源进行滤波和储能，当载机系统的电源电压瞬断时，将储能后的电源提供给信息处理板和记录器，并根据信息处理板的第二离散量输出模块的高低电平将电源提供给模拟负载板。ad采集模块以1ms的周期实时查询载机系统是否下达发射硬线信号，处理器模块根据ad采集模块采集到的发射硬线信号的电压是否大于预设阈值，控制第一离散量输出模块输出高低电平，是否向第一储能模块供电，从而控制第一储能模块是否驱动场效应管模块打开，使与载机系统相连的在轨离轨闭合回路断开，挂飞训练装置离轨，从而实现火箭离轨模拟，第一储能模块对离轨信号进行至少1s的离轨状态保持，保证载机判断挂飞训练装置发射正常，离轨成功，第一储能模块能量释放完毕后，由于场效应管的工艺特性，再次闭合，与载机相连的在轨离轨形成闭合回路，挂飞训练装置自动在轨，可继续开展下一次发射流程。记录器对整个过程中挂飞训练装置的模拟信号、数字信号和载机装订褚元信息进行存储，通过usb口下载回读数据。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。