专利名称：一种脉冲爆震火箭发动机远程无线控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机技术领域和控制领域，尤其是一种应用于脉冲爆震火箭发 动机的控制装置。
背景技术：
脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震波产生推力的全新概念发动机，它是利用 爆震波使工作流体增压并进行等容燃烧。与传统的航空推进系统相比，脉冲爆震发动机具 有结构简单(无压气机和涡轮等旋转部件)、尺寸小、适用范围广和成本低等优点。而且脉 冲爆震发动机能够在海平面标准大气状态下不通过预压缩产生推力，这一独特的属性使它 有可能用于各种飞行器的推进系统。预计脉冲爆震发动机的推重比可达20，马赫数范围 0 10，飞行高度范围0 50千米。根据是否采用大气作为工质，脉冲爆震发动机可以分 为吸气式脉冲爆震发动机和火箭式脉冲爆震发动机。脉冲爆震火箭发动机的基本工作循环包括四个步骤第一，爆震燃烧室充满可爆 混合物；第二，在燃烧室的开口或闭口端激发产生爆震波；第三，爆震波在燃烧室内传播， 并从开口端排入周围大气；第四，燃烧产物通过一个清空过程从燃烧室中排出。在脉冲爆震 火箭发动机工作时，要同时控制燃油、氧化剂、隔离气和点火，保证它们按照一定的次序和 时间间隔工作。一般是采用信号发生器和直流稳压电源等控制方波信号和电压输出，而且 所有信号输出和电压输出都要通过信号线和电源线连接到发动机上，如果连接线路某处出 现问题，就要更换整个线路，十分麻烦。再加上数据采集系统，整个控制系统十分复杂，而且 其重量也很大。
发明内容为了克服现有技术控制系统复杂的不足，本实用新型提供一种脉冲爆震火箭发动 机远程无线控制装置，结构简单实用。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括机载控制模块和地面控制模 块，机载控制模块包括核心控制系统、供电系统、驱动系统、点火控制系统、动态参数测试系 统和机载无线通讯系统；核心控制系统通过驱动系统控制脉冲爆震火箭发动机的氧化剂阀 门、隔离气阀门和燃料阀门的开闭，通过点火控制系统连接火花塞，通过动态参数测试系统 进行数模转换获得压力传感器的测量数据，通过机载无线通讯系统与地面控制模块进行通 讯，供电系统对上述各系统供电；上述机载控制模块可以集成在一个电路板上并做成控制 盒放在发动机载体上。地面控制模块包括无线通讯接口和人机交互接口，由无线通讯接口 完成人机交互接口与机载控制模块的通讯。本实用新型的有益效果是由于整个装置采用了嵌入式、分布式计算机体系结构， 又进行了部件集成，可以集成在一个电路板上并做成控制盒放在发动机载体上，使原来庞 大的控制系统变得简单、小巧，使用也更加方便，而且工作稳定。可以实现无线通讯，免去了 连接数据线的麻烦，使整个发动机系统的使用更加灵活，维护也更加方便。[0007]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型实施例的核心控制系统框图。
具体实施方式
实施例中的整个系统采用嵌入式、分布式计算机体系结构，共有6个CPU，分为两 大部分，第一部分机载控制部分，共有4个CPU，分别用于无线通讯、数据采集和处理、点 火及伺服系统控制以及对整个机载系统的总体控制。第二部分地面控制部分，共有两个 CPU，分别用于无线通讯以及对数据的处理和显示，并实现人机交互，以便实现开环控制的 输入。机载部分和地面部分内部的各个处理器间采用高速总线相连，而机载部分和地面部 分之采用无线通讯的方式，标准采用的是IEEE 802. 15. 4/ZigBee标准。机载部分中伺服系统共有三个电磁阀分别用于对燃油、氧化剂和隔离气的控制。 电磁阀的打开与关闭由驱动系统控制，瞬间供电电流大于40A，响应时间小于0. 1ms。可以 得到标准的开关特性。核心控制系统采用高性能RISC计算机体系结构构建，其主频达到180MHz，处理能 力达到200MIPS，有多个外部设备接口，扩展了 FLASH、SRAM、RS422和RS489，并扩展了网络 接口便于系统的升级。核心系统强大的处理能力完全可以满足脉冲爆震火箭发动机的工作 过程控制与测试的要求。机载无线通讯系统采用IEEE802. 15. 4通讯标准，频点为2. 4GHz，传输速度为 250Kbps,功耗极低，并具备更强的抗干扰优势。在通讯协议方面采用HDLC控制协议，保证 数据传输的可靠性。在发动机工作时，可以实时动态地调整脉冲爆震火箭发动机的工作频 率、占空比和相位，以便有效地控制发动机，使其正常的工作，并能提供所需要的推力。动态参数测量系统用于在发动机工作时实时测量发动机的工作参数，该系统主要 测试的参数包括压力、速度和加速度。三个通道的测试都实时进行，并经过实时信号处理， 然后将结果发给核心控制系统，再经核心控制系统发送给地面控制系统，这样工作人员可 以实时了解发动机的工作状态，以便进行调整参数，使发动机工作在最佳状态。整个机载系统的供电系统由三组电池支撑1组29V供电模块，用于对伺服系统和 驱动系统进行供电；1组12V供电模块，用于对动态参数测试系统和点火系统进行供电；最 后一组8V供电模块，用于对核心系统及无线通讯系统进行供电。供电采用两级供电的方式 实现一级由电池供给，第二级由DC/DC模块进行电压转换，提供所需要的供电电压。地面控制系统包括无线通讯接口和人机交互接口两大部分，用于和机载部分进行 通讯，并实时调整发动机工况。使用该控制系统的步骤首先需要设定好初始参数，包括工作频率、三个电磁阀的 占空比和时序以及点火的时序。然后发送开始信号，发动机按照设定参数开始工作，车载部 分会实时传回采集到的动态参数，控制人员可以根据参数调整发动机的工况。当需要停止 工作时，发送停止信号，发动机停止工作，使用完毕后关闭电源开关。
权利要求一种脉冲爆震火箭发动机远程无线控制装置，包括机载控制模块和地面控制模块，其特征在于机载控制模块包括核心控制系统、供电系统、驱动系统、点火控制系统、动态参数测试系统和机载无线通讯系统；核心控制系统通过驱动系统控制脉冲爆震火箭发动机的氧化剂阀门、隔离气阀门和燃料阀门的开闭，通过点火控制系统连接火花塞，通过动态参数测试系统进行数模转换获得压力传感器的测量数据，通过机载无线通讯系统与地面控制模块进行通讯，供电系统对上述各系统供电；地面控制模块包括无线通讯接口和人机交互接口，由无线通讯接口完成人机交互接口与机载控制模块的通讯。
专利摘要本实用新型公开了一种脉冲爆震火箭发动机远程无线控制装置，包括机载控制模块和地面控制模块，机载控制模块包括核心控制系统、供电系统、驱动系统、点火控制系统、动态参数测试系统和机载无线通讯系统；核心控制系统通过驱动系统控制脉冲爆震火箭发动机的氧化剂阀门、隔离气阀门和燃料阀门的开闭，通过点火控制系统连接火花塞，通过动态参数测试系统进行数模转换获得压力传感器的测量数据，通过机载无线通讯系统与地面控制模块进行通讯，供电系统对上述各系统供电；地面控制模块包括无线通讯接口和人机交互接口，由无线通讯接口完成人机交互接口与机载控制模块的通讯。本实用新型简单小巧，使用方便，工作稳定。
文档编号F02K9/00GK201606161SQ20102010923
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者严宇, 李江红, 王可, 秦红强, 范玮 申请人:西北工业大学