一种惯性器件高过载测试装置及方法与流程

本发明涉及一种惯性器件高过载测试装置及方法，属于惯性器件地面测试领域。

背景技术：

典型的高过载试验，包括实验室环境下的精密离心机试验和低频线振动台试验，以及模拟惯性仪表使用环境的车载、机载和火箭橇试验。这些试验方法中，带反转平台离心机(又称双轴离心机)能够为待测仪表提供大过载的常值或谐波线加速度参考输人，已经成为陀螺加速度计、挠性加速度计精度和性能评测的重要手段。低频线振动台能够为惯性仪表提供低频大过载正弦线加速度输人，与精密离心机相比具有寄生角运动小、研制和试验成本低的特点，但是精度略低。车载和机载试验是目前较常采用的惯导系统精度考核手段，缺点是误差激励不够，只能达到几个g。

火箭橇试验是验证惯导系统在复合环境下的误差模型、评定制导系统误差模型精度以及分离大过载条件下惯导系统误差系数的有效手段。惯导系统火箭橇试验技术要求火箭橇轨参数精度苛刻，费用昂贵，在国内还属于一门新兴的试验技术。

徐鹏等在《高g值加速度冲击试验技术研究》(振动与冲击，2011年，30卷，第4期，页码241-245)中根据弹体高速侵彻硬目标过程中加速度测试的特点，研制了高g值冲击试验装置。它由一级空气炮、加速度存储测试装置、炮弹、反射式激光测速仪和激光多普勒测速仪等组成，并在该冲击试验装置上进行了弹载加速度存储测试装置的高g值冲击试验；以《高g值加速度冲击试验技术研究》为代表的高过载测试装置与方法，实现成本高，有效测试区间少，具有一定的局限性。

刘建波等在《惯性测量装置火箭橇试验过载曲线设计方法》(中国惯性技术学报，2012,20卷,第1期，117-210页)提出了一种适合惯性测量装置火箭撬试验的过载曲线设计方法，对火箭撬运动过程中的主要受力进行了受力分析，在此基础上将火箭撬运动分为三段，包括主动段、自由滑动段和水刹车段，并建立了火箭撬基本运动方程；以《惯性测量装置火箭橇试验过载曲线设计方法》为代表的惯导系统火箭橇试验技术要求火箭橇轨参数精度苛刻，费用昂贵，在国内还属于一门新兴的试验技术。

中国专利号cn201020181149.1名称为“一种双轴转台的mems陀螺测试系统”的专利公开了一种双轴转台的mems陀螺测试系统，将带高低温箱的双轴转台和mems陀螺传感器测试单元结合起来，组成一种全自动的mems陀螺综合测试系统，温箱为mems陀螺测试提供温度环境条件，以便在各个温度下对mems陀螺进行从标定，以增加其标定的准确性，从而解决了mems陀螺测试要求的高速率、测试温控要求等问题，提高了测试效率；以专利号cn201020181149.1名称为“一种双轴转台的mems陀螺测试系统”为代表的基于测试装置与方法不能实现高过载测试，误差激励不够，实际应用仍具有一定的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种惯性器件高过载测试装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种惯性器件高过载测试装置，所述惯性器件高过载测试装置包括炮台、炮弹、炮台控制器、火柴盒、测试弹，测试弹包括降落伞仓、主测试仓、副仓、弹体和外翼，降落伞仓、主测试仓、副仓安装在弹体内，测试弹内的降落伞仓、主测试仓、副仓依次相连，弹体的外部安装有可调整的外翼，降落伞仓中储备有降落伞，主测试仓中安装有高精度测试组合和控制器，副仓中安装待测惯组；炮台安装在地面上，炮台和炮台控制器通过电缆相连，炮弹安装在炮台上，火柴盒和测试弹安装在炮弹内。

本发明一种惯性器件高过载测试装置，所述弹体的材质为钛合金。

本发明一种惯性器件高过载测试装置，所述炮弹可根据测试需求更换不同规格的炮管，火柴盒根据测试需要更换不同规格的火柴盒。

一种惯性器件高过载测试方法，所述一种惯性器件高过载测试方法为：

一：测试的准备过程：

根据测试指标需要，计算所需的炮弹、炮弹攻角和火药量的数据，然后安装相应规格的炮弹和火药盒，将待测惯组安装在测试弹的副仓中，将测试弹安放进炮弹，通过炮台控制器调整炮弹攻角并启动系统；

二：测试过程：

火药盒点火爆炸，高压气体推动测试弹沿炮弹前进、升空，到达最高点后开始降落、开伞，测试弹最后安全着陆、回收；

三：有效测试区间的确定：

1)火药盒爆炸后推动测试弹在炮弹内行进的这段“管内测试区间”，这段区间内过载大，可高达几万g；

2)测试弹离开炮弹到开伞前的这段“空间自由测试区间”，这段区间内可以通过测试弹的外翼调整弹体的姿态和加速度；

3)测试弹开伞后到降落地面前的这段“伞减速测试区间”，这段主要是通过降落伞主动减速，获得不同的减速信息，给待测惯性器件提供不同激励；

四：测试数据的采集：

1)安装在测试弹主测试仓中的高精度测量组合和安装在副仓中待测惯组，测量并存储测试弹的运行信息；

2)通过地面的光电跟瞄装置确定测试弹的飞行信息。

本发明一种惯性器件高过载测试方法，所述高精度测量组合采用gps/北斗、惯性组合、磁信标。

本发明一种惯性器件高过载测试装置及方法，提供了一种能够实现高过载、误差激励有效测试区间长、便于工程实现的惯性器件高过载性能测试装置及方法，原理简单，成本低，工程实现性强，每次测试可以有多个有效测试区间，测试效率高。

附图说明

图1为本发明一种惯性器件高过载测试装置的结构图。

图2为本发明一种惯性器件高过载测试装置中测试弹的结构图。

图中附图标记有：1为炮台；2为炮弹；3为炮台控制器；4为火柴盒；5为测试弹；5-1为降落伞仓；5-2为主测试仓；5-3为副仓；5-4为弹体；5-5为外翼。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例一：如图1所示，本实施例所涉及的一种惯性器件高过载测试装置，包括炮台、炮弹、炮台控制器、火柴盒、测试弹，测试弹包括降落伞仓、主测试仓、副仓、弹体和外翼，降落伞仓、主测试仓、副仓安装在弹体内，测试弹内的降落伞仓、主测试仓、副仓依次相连，弹体的外部安装有可调整的外翼，降落伞仓中储备有降落伞，主测试仓中安装有高精度测试组合和控制器，副仓中安装待测的惯组；炮台安装在地面上，炮台和炮台控制器通过电缆相连，炮弹安装在炮台上，火柴盒和测试弹安装在炮弹内。

弹体的材质为钛合金。

炮弹可根据测试需求更换不同规格的炮管，火柴盒根据测试需要更换不同规格的火柴盒。

炮台安装在地面上，和炮台控制器通过电缆相连，炮弹安装在炮台上，该炮管可能根据测试需要更换不同规格的炮管，火药盒也有不同规格，根据测试需要更换，火药盒安放在炮管内，测试弹也安放在炮管内，火药盒燃烧爆炸产生的推力将测试弹推出炮管。测试弹的降落伞仓、主测试仓和副仓依次相连，最后装到钛合金弹体中，弹体起到保护三个仓的作用，使之能够安全降落在地面。降落伞仓中储备有降落伞，用于测试弹着陆前的减速最终安全回收，主测试仓中安装有高精度测试组合和控制器，该组合可以测量测试弹的位姿、速度、加速度等信息，和作为待测惯组精度的对比数据，副仓中安装待测惯组，其数据传输给主测试仓中的控制器进行存储。主测试仓的控制器同时负责降落伞的开伞指令和弹体外翼的调整。

实施例二：如图1所示，本实施例所涉及的一种惯性器件高过载测试方法，具体步骤为：

一、测试的准备过程：

根据测试指标需要，计算所需的炮管、炮管攻角和火药量，然后安装相应规格的炮管和火药盒，将待测惯组安装在测试弹的副仓中，根据计算数据给主测试仓的控制器设置开伞指令，将测试弹安放进炮管，通过炮台控制器调整炮管攻角并启动系统；

二、测量过程：

火药盒点火爆炸，高压气体推动测试弹沿炮管前进，升空，到达最高点后开始降落，到达指定高度后测试弹主测试仓控制器发出开伞指令，测试弹最后安全着陆、回收；

三、有效测试区间的确定：

1)火药盒爆炸后推动测试弹在炮管内行进的这段“管内测试区间”，这段区间内过载大，可高达几万g；

2)测试弹离开炮管到开伞指令打开前的这段“空间自由测试区间”，这段区间内通过测试弹的外翼调整弹体的姿态和加速度；

3)测试弹开伞后到降落地面前的这段“伞减速测试区间”，这段主要是通过降落伞主动减速，获得不同的减速信息，给待测惯性器件提供不同激励；

四、测试数据的采集：

1)安装在测试弹主惯性仓中的高精度测量组合，测量并存储测试弹的运行信息；

2)通过地面的光电跟瞄装置确定测试弹的飞行信息。

高精度测量组合采用gps/北斗、惯性组合、磁信标等。

为了实现待测惯性器件的高精度测试，必须有准确的测试弹实际飞行数据，这个可以通过测试数据的采集中的两种方法实现但不限于以上方式获得。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。