一种飞行器火工品短路保护电路及状态切换方法与流程

本发明涉及一种飞行器火工品短路保护电路及状态切换方法，属于短路保护领域。

背景技术：

火工品是涉及飞行器各分系统的一种重要组件，其工作状态直接影响到飞行器任务目标的实现，特别是对于航天运载器、空间飞行器、无人飞行器而言，要经历地面测试段、上升段、在轨运行段、再入返回段等各种飞行器任务阶段，导致火工品处于复杂的力、热及电磁与空间环境。与传统火箭、导弹等飞行器不同，需在飞行器运输及测试过程中飞行器上所有火工品以及着陆后确保未起爆火工品的安全性和可靠性，这就对火工品的安全可靠性提出了更高的要求。

飞行器上火工品在测试、运输等过程中容易发生误爆，通常情况下，飞行器上均采取外接短路插头的形式对火工品进行短路保护，在起飞前拔掉短路插头，进行解保。若飞行器上火工品较多，传统的短路保护插头方案导致飞行器与地面测试接口复杂、电缆网重量超重以及在某恶劣环境下由于高温造成接口烧蚀等问题。

采用一种新型火工品短路保护电路突破了传统的短路保护插头保护方案，实现飞行器火工品短路保护，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种飞行器火工品短路保护电路及状态切换方法，解决传统手动操作短路保护插头带来的人为误操作问题。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种飞行器火工品短路保护电路，火工品的数量为n个，飞行器火工品短路保护电路包括状态切换模块，检测模块和地面控制模块；

所述状态切换模块包括n个磁保持继电器的第一组常闭触点(KiA.1)，每个火工品两端并联连接一个磁保持继电器的第一组常闭触点(KiA.1)；

所述检测模块包括n个磁保持继电器的第二组触点(KiA.2)和n个检测电阻，n个磁保持继电器线包的负接线端子相连并作为第一连接端子；每个磁保持继电器的加电线圈正端相连并作为第二连接端子；每个磁保持继电器的断电线圈正端相连并作为第三连接端子；每个磁保持继电器的第二组触点的常开连接端子和常闭连接端子之间串联连接一个检测电阻；第k个磁保持继电器的常开连接端子连接第k+1个磁保持继电器的公共连接端子，第一个磁保持继电器的公共连接端子连接磁保持继电器线包的负接线端子，第n个磁保持继电器的常开连接端子作为第四连接端子，其中n-1≥k≥1；

地面控制模块包括地面电源、继电器K1、继电器K2、保护开关和解保开关；地面电源的负极端连接第一连接端子，继电器K2的常开触点和继电器K1的常闭触点串联在地面电源的正极和第二连接端子之间；继电器K2的常闭触点和继电器K1的常开触点串联在地面电源的正极和第三连接端子之间，继电器K1的线包端和保护开关串联在地面电源的正极端和负极端之间；继电器K2的线包端和解保开关串联在地面电源的正极端和负极端之间；地面电源的负极端作为第一测试端子连接万用表的一端，第二测试端子连接至第四连接端子，第二测试端子连接万用表的另一端。

同时提供一种飞行器火工品短路保护电路，火工品的数量为n个，飞行器火工品短路保护电路包括状态切换模块，检测模块和地面控制模块；

所述状态切换模块包括2n个磁保持继电器的第一组常闭触点，两个磁保持继电器第一组常闭触点串联连接后，并联在一个火工品两端；

所述检测模块包括2n个磁保持继电器的线包、第二组触点和2n个检测电阻，每个磁保持继电器线包的负接线端子相连并作为第一连接端子；每个磁保持继电器的加电线圈正端相连并作为第二连接端子；每个磁保持继电器的断电线圈正端相连并作为第三连接端子；每个磁保持继电器的第二组触点的常开连接端子和常闭连接端子之间串联连接一个检测电阻；第k个磁保持继电器的常开连接端子连接第k+1个磁保持继电器的公共连接端子，第一个磁保持继电器的公共连接端子连接磁保持继电器线包的负接线端子，第n个磁保持继电器的常开连接端子作为第四连接端子，其中2n-1≥k≥1；

地面控制模块包括地面电源、继电器K1、继电器K2、保护开关和解保开关；地面电源的负极端连接第一连接端子，继电器K2的常开触点和继电器K1的常闭触点串联在地面电源的正极和第二连接端子之间；继电器K2的常闭触点和继电器K1的常开触点串联在地面电源的正极和第三连接端子之间，继电器K1的线包端和保护开关串联在地面电源的正极端和负极端之间；继电器K2的线包端和解保开关串联在地面电源的正极端和负极端之间；地面电源的负极端作为第一测试端子连接万用表的一端，第二测试端子连接至第四连接端子，第二测试端子连接万用表的另一端。

优选的，所述状态切换模块和检测模块设置在火工品限流电阻盒中，地面控制模块设置在地面测试设备中。

优选的，火工品限流电阻盒与地面测试设备通过脱插连接。

优选的，还包括第一电流表检测第二连接端子的电流，第二电流表检测第三连接端子的电流。

优选的，在火工品运输过程中，按下保护按钮，磁保持继电器正向加电，火工品均处于短路状态；在发出解保指令后，解保开关接通，火工品均解除短路状态。

优选的，每个检测电阻的阻值各不相同。

同时提供一种基于所述飞行器火工品短路保护电路的检测方法，包括如下步骤：

(1)使用脱插将火工品限流电阻盒与地面测试设备通过连接；

(2)接通解保开关，第一测试端子连接万用表的一端，第二测试端子连接万用表的另一端；

(3)每个检测电阻的阻值均为xΩ，初始状态或者按下保护开关，读取万用表测试的阻值，如果阻值大于等于(2n±0.02)xΩ，则判定所有火工品处于短路保护状态，如果阻值小于(2n±0.02)xΩ，则判定有火工品未处于短路保护状态；

(4)接通解保开关，读取万用表测试的阻值，如果阻值为0～20Ω，则判定所有火工品均处于解保状态；如果阻值≥2kΩ，则判定为有火工品未解保。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的火工品短路保护电路解决了采用传统短路保护插头方案带来的器地测试接口复杂、电缆网重量繁重等问题；解决传统手动操作短路保护插头带来的人为误操作问题；

(2)本发明的火工品短路保护电路避免了使用短路插头，解决飞行器在某恶劣环境下采用的传统短路保护插头由于高温造成接口烧蚀等问题。

(3)本发明利用磁保持继电器一组触点对火工品进行短路保护，另一组触点进行继电器有效性监测，有效掌握产品的工作状态，结构巧妙。

(4)本发明采用两组继电器触点串联的方式对火工品进行短路保护，可靠性高，避免了由于单个继电器故障引起的无法进行状态切换。继电器K1和K2采用互斥结构设计，避免了在接通保护开关的情况下再接通解保开关的误操作风险。

(5)本发明可以采用不同的检测电阻阻值，当发生故障时，通过阻值直接判断哪个磁保持继电器出现故障，无需开盖检测，进一步提高了效率。

附图说明

图1为本发明火工品短路保护电路的初始保护状态原理示意图；

图2为本发明火工品短路保护电路的解保状态原理示意图。

具体实施方式

飞行器火工品短路保护电路见图1，火工品短路保护电路包括状态切换模块，检测模块和地面控制模块三部分组成，地面控制模块设置在地面测试设备中，状态切换模块和检测模块设置在限流电阻盒中，火工品短路保护检测电路设置在限流电阻盒和地面测试设备中。

地面控制模块实现火工品保护指令和解保指令发出功能，设置在地面测试设备终，图1中地面测试设备中采用k1和k2的触点互斥电路设计，在火工品保护指令和解保指令通路设置电流表进行检测，保证火工品保护指令和解保指令有效发出且不会同时发出。

状态切换模块实现火工品保护功能，设置在飞行器上限流电阻盒终，图1中采用两个不同继电器的常闭触点串联后与火工品桥丝电阻进行并联，初始状态时，火工品桥丝电阻处于短路保护状态，当限流电阻盒收到地面测试设备发送的火工品解保指令时，两组继电器触点由“闭合状态”变为“打开状态”，见图2，火工品桥丝电阻处于解保状态，同样，当限流电阻盒收到地面测试设备发送的火工品保护指令时，两组继电器触点由“打开状态”变为“闭合状态”，火工品桥丝电阻处于短路保护状态。

采用两组继电器的常闭触点串联后进一步提高系统的可靠性，为了减小限流电阻盒的重量也可以采用一组继电器的常闭触点与火工品桥丝电阻进行并联。

检测模块实现飞行器上火工品短路保护状态检测功能，由飞行器上限流电阻、地面测试设备以及万用表实现，图1中采用两个不同继电器的两组辅助触点串联，通过与检测电阻串联，由地面万用表检测通路阻值大小来判断飞行器所有火工品桥丝电阻的短路保护状态。

飞行器火工品短路保护电路实施方法如下：

飞行器火工品状态初始状态为火工品短路保护状态，飞行器在发射前，通过脱插或脱拔电缆将地面测试设备与限流电阻盒连接，当飞行器准备发射前，按下地面测试设备的解保按钮，K2继电器加电，K2.1触点闭合，K2.2触点打开，限流电阻盒的K1A、K1B、K2A、K2B……KnA、KnB继电器的X线圈加电，K1A.1、K1B.1、K2A.1、K2B.1……KnA.1、KnB.1触点打开，所有火工品处于解保状态；

当地面测试设备发出解保指令后，限流电阻盒的K1A、K1B、K2A、K2B……KnA、KnB继电器的X线圈加电，K1A.2、K1B.2、K2A.2、K2B.2……KnA.2、KnB.2触点闭合，见图2，通过万用表进行测试线路阻值为0.5Ω(假设电缆网阻值为0.5Ω)。当万用表测试线路阻值为0.5Ω或者1.0005kΩ时可以判定飞行器上所有火工品均处于解保状态，当测试线路阻值大于2kΩ时，则可以判定飞行器上可能有个别火工品未成功解保，需要进行排故；

当飞行器在测试、运输等过程中需要将飞行器火工品进行短路保护时，通过脱插或脱拔电缆将地面测试设备与限流电阻盒连接，按下地面测试设备的保护按钮，K1继电器加电，K1.1触点闭合，K1.2触点打开，限流电阻盒的K1A、K1B、K2A、K2B……KnA、KnB继电器的Y线圈加电，K1A.1、K1B.1、K2A.1、K2B.1……KnA.1、KnB.1触点闭合，所有火工品处于短路保护状态；

当地面测试设备发出保护指令后，限流电阻盒的K1A、K1B、K2A、K2B……KnA、KnB继电器的Y线圈加电，K1A.2、K1B.2、K2A.2、K2B.2……KnA.2、KnB.2触点打开，见图1，通过万用表进行测试线路阻值为(2×n+0.0005)kΩ(假设电缆网阻值为0.5Ω)，可以判定飞行器上所有火工品处于短路保护状态。

若测试线路阻值为(2n-1+0.0005)kΩ，可以判定飞行器上有一路火工品的短路保护触点KnA.1、KnB.1有一组未闭合，则有一路火工品未处于短路保护状态，存在安全隐患。若测试线路阻值为(2n-m+0.0005)kΩ，其中m≥2，可以判定飞行器上有一路或者是多路火工品未处于短路保护状态，存在安全隐患。

当地面测试设备发出解保指令后，限流电阻盒的K1A、K1B、K2A、K2B……KnA、KnB继电器的X线圈加电，K1A.2、K1B.2、K2A.2、K2B.2……KnA.2、KnB.2触点闭合，见图2，通过万用表进行测试线路阻值为0.5Ω，可以判定飞行器上所有火工品处于解保状态。若测试线路阻值为1.0005kΩ，可以判定有一路火工品的短路保护触点KnA.1、KnB.1有一组未打开，由于采用两组触点串联设计，仍可以判定飞行器上所有火工品处于解保状态。若线路阻值≥2.0005kΩ，可以判定飞行器上至少有一路火工品未处于解保状态，存在有部分火工品接收到起爆指令不能正常起爆的隐患。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但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。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。