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长征五号火箭研制发射过程中的传感器技术应用

11月3日晚,我国最大推力新一代运载火箭长征五号,在中国文昌航天发射场成功发射。据悉,长征五号火箭全身各个关键部位都装有传感器,这一数量创下了历史之最。

 

长征五号火箭全身各个关键部位都装有传感器,资料图


传感等元器件让火箭可靠性更高

元器件的可靠性,是影响载人航天运载火箭高可靠性的关键因素。在长征五号首飞任务中,中国电科承担了数千只元器件科研任务。

比如,各类线缆作为连接各个电子设备间通信控制信号的关键器件,堪称航空器的血脉。中国电科元器件总设计师葛雄浩说,提供的更稳定、高技术导线系列产品用于发动机主电缆供电系统。葛雄浩还说,针对航天器、空间飞行器的高温区域,设计出800摄氏度耐高温导线,消除了传统高温导线的防护工艺带来的空间和重量问题。

据统计,中国电科共配套提供了23种型号规格、198只传感器。通过将传感器滤波电路设计、结构屏蔽设计有机组合,提高了传感器的电磁兼容性能。

 

长征五号火箭地面设备前期测试中,数百个传感器全程监测火箭参数变化。资料图


地面设备中的传感器监测

另外,为配合长五首飞任务,配套的地面设备在前期火箭测试、转场、发射等环节做了很多准备工作,动力测控系统PXI测试组合就是其中一个重要组成部分。

PXI测试组合,是指挥中心获得动力测控系统数据的关键环节,它可以通过采集箭体内芯级或助推发动机上各类压力传感器、温度传感器传来的数据,为发射提供完整的支撑数据。指挥人员就是靠它来获取火箭动力系统的健康状态的。例如,在先前的火箭转运测试过程中,几百个传感器全程监测路途中的所有参数变化。

 

发射前的长征五号火箭,资料图


浸泡试验让火箭不惧雨水

最后,由于海南文昌属热带季风气候,热带风暴和台风频繁,且发射区塔架并不封闭。这种高温高湿的环境,有可能对火箭的电气系统产生影响。更重要的是,火箭燃料加注后,助推器氧箱绝热层表面、煤油箱表面的冷凝水也会附着在箭体表面,存在漏电风险,或者造成传感器失效。

为此,长征五号研制的一个要求就是要能适应各类环境要求。为确保万无一失,研制团队对箭体各舱段对接面、舱段开口处、连接开口处等进行密封处理,对电连接器等进行48小时浸泡试验,最终让它们满足中雨发射要求。

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