一种固体火箭冲压发动机测试系统的制作方法

本发明属于固体火箭冲压发动机技术领域，具体涉及一种固体火箭冲压发动机测试系统。

背景技术：

固体火箭冲压发动机将空气中的氧和发动机燃气发生器中的燃气进行混合燃烧产生推力，与传统的固体发动机相比，增加了执行机构、发动机控制器、传感器等电子装置，有效地增加了发动机的比冲，提高了导弹武器的射程，体积更加小，重量更加轻，是未来战术导弹动力系统研究的主要方向。由于我国固体火箭冲压发动机还处于攻关研制阶段，需要进行大量的试验来验证其可靠性等要求，因此必要的试验设备与测试系统尤为重要。

现有的固体火箭冲压发动机模拟装置没有采用模块化设计，是一套独立的大系统，体积较大，成本较高；同时由于没有专门的固体火箭冲压发动机测试系统，导致无法在实验过程中实时的采集发动机工作数据，这样大大降低了试验的成功概率，也无法进行后续的试验分析。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种固体火箭冲压发动机测试系统，用于模拟固体火箭冲压发动机工作全流程，完成发动机地面试车或半实物仿真试验。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种固体火箭冲压发动机测试系统，包括：发动机模拟板卡、外接设备及上位机；

所述发动机模拟板卡插接在上位机的卡槽上，用于模拟发动机实际工作时的压强；

所述外接设备包括模拟飞控设备、发动机控制器及伺服机构；

所述模拟飞控设备用于接收上位机发出的测试指令，并将接收到的测试指令发送给发动机控制器；所述测试指令包括：流量指令和点火指令；

所述发动机控制器用于接收模拟飞控设备发送的测试指令；若接收到的是点火指令，将点火指令发送给发动机模拟板卡，发动机模拟板卡完成模拟发动机的点火；

若接收到的是流量指令，则将流量指令转换为发动机所需的压强指令，再将压强指令和接收到的发动机模拟板卡的压强模拟反馈信号转换为角度指令信号发送给伺服机构；

所述伺服机构接收到发动机控制器发送的角度指令信号后，伺服机构内的连杆摆动到与角度指令信号相同的角度，产生角度反馈信号并将角度反馈信号实时的发送给发动机模拟板卡；发动机模拟板卡根据所述角度反馈信号解算得到压强模拟反馈信号，再发送给发动机控制器，形成压强模拟反馈信号的闭环；

其中，对伺服机构的角度的实时控制即为对发动机模拟板卡的产生的模拟压强的实时控制，由此来保证模拟压强满足设定要求，所述模拟压强为压强模拟反馈信号记载的压强值。

进一步的，所述发动机模拟板卡包括：外部信号输入输出控制单元模块、发动机模型参数解算单元、a/d输入模块、d/a输出模块、离散量输出模块及串口通信模块；

所述发动机模拟板卡中的外部信号输入输出控制单元模块用于将从伺服机构接收到的角度反馈信号通过内部总线发送给发动机模型参数解算单元模块；

所述发动机模型参数解算单元模块用于将得到的角度反馈信号经过解算转换为发动机控制器所需的压强数字反馈信号，并发送给外部信号输入输出控制单元模块；

所述外部信号输入输出控制单元模块用于将得到的压强数字反馈信号通过d/a输出模块转换为压强模拟反馈信号发送给发动机控制器；

所述外部信号输入输出控制单元模块通过串口通信模块接收发动机控制器的点火指令；并将点火指令发送给离散量输出模块；

所述离散量输出模块接收到给点火指令后，通过将其引线的正、负极连接，来模拟发动机的点火。

进一步的，所述发动机模拟板卡还包括电源转换模块，所述电源转换模块用于将外部电源电压转换为外部输入输出控制单元模块和发动机模型参数解算单元模块所需要的电压，实现对外部输入输出控制单元模块和发动机模型参数解算单元的供电。

进一步的，所述发动机模拟板卡还包括pci总线驱动器，所述pci总线驱动器用于通过上位机对发动机模型参数解算单元模块进行复位操作。

进一步的，所述发动机模拟板卡还包括数据存储模块；数据存储模块用于接收并存储发动机模型参数解算单元模块解算出的压强数字反馈信号。

进一步的，所述发动机模拟板卡还包括程序下载接口，所述程序下载接口用于对发动机模型参数解算单元模块进行软件修改和调试。

有益效果：(1)本发明的发动机模拟板卡为pci板卡，插接在上位机的卡槽上，解决了现有技术中上位机和发动机模拟装置必须是两套独立系统的问题，实现了发动机模拟装置和上位机的一体化、模块化设计，可方便移植于任意带有pci板卡卡槽的工控计算机上，减少了试验设备，降低了成本且易于携带。

(2)本发明的发动机模拟板卡预留了程序下载接口，在不拆卸测试系统的情况下，只需要修改软件即可实现不同的试验要求。

(3)本发明可以在没有真实的发动机情况下，模拟完成发动机地面试车的试验流程，还可以结合导弹上其他部件进行半实物仿真流程，这样大大提高了发动机地面试车和导弹实际飞行的可靠性和成功概率。

附图说明

图1为本发明的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种固体火箭冲压发动机测试系统，参见附图1，包括：发动机模拟板卡、外接设备及上位机；

所述发动机模拟板卡插接在上位机的卡槽上，用于模拟发动机实际工作时的压强；

所述外接设备用于接收上位机发出的测试指令，通过发动机模拟板卡的控制来实现模拟实际的发动机地面试验或者半实物仿真流程；

所述上位机用于向外接设备发送测试指令，以实现对发动机模拟板卡的实时控制；

其中，所述外接设备包括模拟飞控设备、发动机控制器及伺服机构；

所述模拟飞控设备用于接收上位机发出的测试指令，并将接收到的测试指令发送给发动机控制器；

所述发动机控制器用于接收模拟飞控设备发送的测试指令(所述测试指令包括：流量指令和点火指令)，并将流量指令转换为发动机所需的压强指令，再通过pi控制算法将压强指令和接收到的发动机模拟板卡的压强模拟反馈信号转换为角度指令信号发送给伺服机构(发动机控制器内预设有压强模拟反馈信号的初始值，初始时，将压强指令和预设的压强模拟反馈信号的初始值转换为角度指令信号发送给伺服机构)；同时将点火指令发送给发动机模拟板卡，发动机模拟板卡完成对发动机的准确点火；

所述伺服机构接收到发动机控制器发送的角度指令信号后，伺服机构内的连杆摆动到与角度指令信号相同的角度，产生角度反馈信号并将角度反馈信号实时的发送给发动机模拟板卡；其中，对伺服机构的角度的实时控制即为对发动机模拟板卡的产生的模拟压强(所述模拟压强为压强模拟反馈信号记载的压强值)的实时控制，由此来保证模拟压强满足设定要求，以完成模拟实际的发动机地面试验或者半实物仿真流程；

所述发动机模拟板卡包括外部信号输入输出控制单元模块、发动机模型参数解算单元、a/d输入模块、d/a输出模块、离散量输出模块、电源转换模块、串口通信模块、pci总线驱动器、数据存储模块及程序下载接口；

所述发动机模拟板卡中的外部信号输入输出控制单元模块将通过a/d输入模块接收到的角度反馈信号通过内部总线发送给发动机模型参数解算单元模块；

所述发动机模型参数解算单元模块将得到的角度反馈信号解算为发动机控制器所需的压强数字反馈信号，并发送给外部信号输入输出控制单元模块；同时，发送给数据存储模块进行存储；

所述外部信号输入输出控制单元模块将得到的压强数字反馈信号通过d/a输出模块转换为压强模拟反馈信号发送给发动机控制器；

所述外部信号输入输出控制单元模块通过串口通信模块接收发动机控制器的点火指令；并将点火指令发送给离散量输出模块；

所述离散量输出模块接收到给点火指令后，通过将其引线的正、负极连接，来模拟发动机的点火；

所述电源转换模块用于将外部电源电压转换为外部输入输出控制单元模块和发动机模型参数解算单元模块所需要的电压，实现对外部输入输出控制单元模块和发动机模型参数解算单元的供电；

所述pci总线驱动器用于通过上位机对发动机模型参数解算单元模块进行复位操作；

所述程序下载接口用于对发动机模型参数解算单元模块进行软件修改和调试，以满足不同的试验需求。

工作原理：上位机通过模拟飞控设备向发动机控制器发测试指令(包括流量指令和点火指令)后，发动机控制器接收到点火指令后，将点火指令通过串口通信模块发送给发动机模拟板卡中的外部信号输入输出单元模块，外部信号输入输出单元模块再将点火指令发送给离散量输出模块，离散量输出模块接收到给点火指令后，通过将其引线的正、负极连接，来模拟发动机的点火；

发动机控制器接收到流量指令后，将流量指令转换为发动机所需的压强指令，再通过pi控制算法将压强指令和预设的压强模拟反馈信号的初始值转换为角度指令信号发送给伺服机构，伺服机构接收到角度指令信号后，伺服机构内的连杆摆动到与角度指令信号相同的角度，产生角度反馈信号，并将角度反馈信号实时的顺序通过a/d输入模块、外部信号输入输出单元模块、内部总线发送给发动机模型参数解算单元模块；

所述发动机模型参数解算单元模块将得到的角度反馈信号经过解算转换为发动机控制器所需的压强数字反馈信号并发送给外部输入输出控制单元模块，外部输入输出控制单元模块将压强数字反馈信号通过d/a输出模块转换为压强模拟反馈信号发送给发动机控制器，发动机控制器根据得到的压强模拟反馈信号及发动机所需的压强指令转换为角度指令信号发送给伺服机构，伺服机构接收到发动机控制器发送的角度指令后，伺服机构内的连杆摆动到与角度指令信号相同的角度，对伺服机构的角度的实时控制即为对发动机模拟板卡的产生的模拟压强(所述模拟压强为压强模拟反馈信号记载的压强值)的实时控制，由此来保证模拟压强满足设定要求，以完成模拟实际的发动机地面试验或者半实物仿真流程；同时，伺服机构产生角度反馈信号，再把所述角度反馈信号发送给发动机模拟板卡，以实现压强模拟反馈信号的闭环。

同时，发动机控制器将解算完的数据发送给模拟飞控设备，模拟飞控设备将该数据发送给上位机，以进行实时显示。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。