盤點(diǎn)：儀器儀表與測(cè)控技術(shù)助力長(zhǎng)征七號(hào)騰飛

【中國(guó)儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】6月25日20點(diǎn)，我國(guó)新一代中型運(yùn)載火箭——長(zhǎng)征七號(hào)火箭在海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，拉開(kāi)了我國(guó)載人航天工程空間實(shí)驗(yàn)室任務(wù)的序幕。長(zhǎng)征七號(hào)火箭的首飛成功，標(biāo)志著我國(guó)新一代運(yùn)載火箭研制取得重大突破，將大幅提升我國(guó)進(jìn)入空間的能力。
　　
　　作為航天電子專業(yè)院，航天九院是長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭電子產(chǎn)品的主要承研單位，提供了占整個(gè)運(yùn)載火箭2/3的電子產(chǎn)品。
　　
　　九院704所是中國(guó)意義表學(xué)會(huì)傳感器分會(huì)掛靠單位，讓我們一起來(lái)了解這些來(lái)自704所的遍布火箭的各個(gè)部位的產(chǎn)品和技術(shù)吧。
　　
　　綜合測(cè)量系統(tǒng)
　　
　　多項(xiàng)新技術(shù)國(guó)內(nèi)運(yùn)載火箭首次應(yīng)用
　　
　　相比其他型號(hào)的測(cè)量系統(tǒng)而言，“長(zhǎng)七”火箭測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)的種類多、數(shù)量大、指標(biāo)高，對(duì)綜合測(cè)量系統(tǒng)要求很高。作為我國(guó)最早從事航天及軍工領(lǐng)域測(cè)控通信技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的專業(yè)研究所之一，九院704所多項(xiàng)新技術(shù)在“長(zhǎng)七”上實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)運(yùn)載火箭的首次應(yīng)用。
　　
　　地基高碼率調(diào)頻遙測(cè)
　　
　　靶場(chǎng)遙測(cè)進(jìn)入信息高速公路時(shí)代
　　
　　高碼率調(diào)頻遙測(cè)技術(shù)是新一代運(yùn)載火箭研制中十大關(guān)鍵技術(shù)之一，其主要作用是完成箭上參數(shù)采集、編碼、數(shù)字調(diào)制以及功率放大等功能，有效解決基帶數(shù)據(jù)傳輸中數(shù)據(jù)延時(shí)、信號(hào)畸變等方面的影響，從而改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?ldquo;長(zhǎng)七”火箭中首次應(yīng)用了地基高碼率調(diào)頻遙測(cè)設(shè)備，遙測(cè)碼率容量提升數(shù)倍，從而確保靶場(chǎng)遙測(cè)全面進(jìn)入信息高速公路時(shí)代。
　　
　　天基測(cè)控技術(shù)
　　
　　提高測(cè)控網(wǎng)對(duì)“長(zhǎng)七”火箭的綜合測(cè)控能力
　　
　　天基測(cè)控技術(shù)具有測(cè)控覆蓋范圍廣、測(cè)控?cái)?shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在航天測(cè)控領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。704所為“長(zhǎng)七”火箭配套的S頻段中繼用戶終端，是天基測(cè)控技術(shù)的首次應(yīng)用。它由中繼測(cè)控終端及相控陣天線組成，負(fù)責(zé)運(yùn)載火箭飛行過(guò)程中天基返向遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，主要功能是接收火箭平臺(tái)發(fā)送的姿態(tài)及軌道等信息，完成箭載遙測(cè)數(shù)據(jù)回傳的任務(wù)。
　　
　　衛(wèi)星定位接收機(jī)
　　
　　為地面測(cè)量系統(tǒng)裝上“千里眼”
　　
　　704所為“長(zhǎng)七”火箭配套了衛(wèi)星定位接收機(jī)。作為箭上測(cè)量系統(tǒng)的重要部分，接收機(jī)為火箭提供高精度位置信息，與慣性導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)段組合導(dǎo)航，構(gòu)成了火箭的“方向盤”和地面測(cè)量系統(tǒng)的“千里眼”，對(duì)火箭高精度入軌和地面測(cè)量系統(tǒng)掌握火箭運(yùn)行情況起到關(guān)鍵作用。該接收機(jī)成功突破北斗導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)快速捕獲、高精度測(cè)距、高精度定位測(cè)速等關(guān)鍵技術(shù)，極大地提高了定位精確度及可靠性。
　　
　　地面遙測(cè)站
　　
　　發(fā)射場(chǎng)外“深情守望”長(zhǎng)七
　　
　　704所某遙測(cè)站位于海南發(fā)射場(chǎng)文昌發(fā)測(cè)站，承擔(dān)了“長(zhǎng)七”火箭首飛起始段的測(cè)控任務(wù)，“長(zhǎng)七”首飛的首段遙測(cè)數(shù)據(jù)就是通過(guò)該站接收。704所提供的車載天饋分系統(tǒng)則是遙測(cè)站系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，由主通道和差通道組成。主通道用于接收遙測(cè)信號(hào)并傳送給接收機(jī)，差通道用于提供目標(biāo)信號(hào)的方位、俯仰誤差信息，伺服系統(tǒng)依據(jù)該誤差信息驅(qū)動(dòng)天線指向目標(biāo)，確保主通道能夠以最大增益接收遙測(cè)信號(hào)。
　　
　　在“長(zhǎng)七”點(diǎn)火、起飛的過(guò)程中，704所的天線始終“目不轉(zhuǎn)睛”深情款款地守望著“長(zhǎng)七”那婀娜的身姿，確保“長(zhǎng)七”上的各種遙測(cè)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)有效地傳送到地面，地面可以利用這些遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)“長(zhǎng)七”的健康狀況和其他飛行狀況做出快速準(zhǔn)確的判斷。
　　
　　動(dòng)力系統(tǒng)
　　
　　多種傳感器/變換器為火箭“站崗放哨”
　　
　　在長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭中，九院704所共研制了700余臺(tái)/件用于測(cè)量液位、溫度、熱流、壓力、流量、位移、振動(dòng)等的傳感器、變換器。它們像一個(gè)個(gè)高度警惕的“哨兵”, 遍布于火箭的每一個(gè)部位,監(jiān)測(cè)火箭的每一個(gè)狀態(tài), 并將這些工作狀態(tài)參數(shù)變?yōu)殡娦盘?hào)傳遞出來(lái),為火箭的安全飛行保駕護(hù)航。
　　
　　超低溫薄膜壓力傳感器
　　
　　助“長(zhǎng)七”創(chuàng)造加注后最長(zhǎng)停放紀(jì)錄
　　
　　“長(zhǎng)七”火箭采用了無(wú)毒、無(wú)污染的低溫燃料，并成功實(shí)現(xiàn)低溫燃料加注后停放24小時(shí)，創(chuàng)下了低溫燃料停放最長(zhǎng)時(shí)間的紀(jì)錄。其中，704所具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超低溫薄膜壓力傳感器功不可沒(méi)。該傳感器用于測(cè)量火箭發(fā)動(dòng)機(jī)入口推進(jìn)劑輸送管壓力，實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程中動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)檢測(cè)。它就像是大管家，掌管著“長(zhǎng)七”火箭動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了全壓測(cè)量。
　　
　　溫度傳感器
　　
　　測(cè)量結(jié)果作為能否點(diǎn)火起飛的判據(jù)
　　
　　在“長(zhǎng)七”火箭推進(jìn)劑增壓輸送系統(tǒng)、貯箱和發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用了大量的溫度傳感器，其中包括近百只704所專門為“長(zhǎng)七”研制的低溫溫度傳感器。這些傳感器能夠及時(shí)準(zhǔn)確反映出推進(jìn)劑、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信息，部分參數(shù)測(cè)量結(jié)果直接作為整箭能否點(diǎn)火起飛的判據(jù)。在“長(zhǎng)七”任務(wù)中，這些溫度傳感器工作穩(wěn)定可靠，獲取了準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，為火箭的成功飛行提供了有效的保障。
　　
　　耗盡關(guān)機(jī)傳感器
　　
　　對(duì)各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)精準(zhǔn)關(guān)機(jī)意義重大
　　
　　耗盡關(guān)機(jī)傳感器主要用于“長(zhǎng)七”火箭飛行時(shí)各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)機(jī)，對(duì)火箭的精確入軌至關(guān)重要。基于電容原理的耗盡關(guān)機(jī)液位測(cè)量傳感器，是704所為適應(yīng)火箭新型推進(jìn)劑研制。因?yàn)樵诘蜏匦滦腿剂辖橘|(zhì)中，燃料粘度與以往不同，對(duì)傳感器準(zhǔn)確響應(yīng)時(shí)間提出了更高的要求。該所最終突破數(shù)十項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)瓶頸，研制出可靠性極高的傳感器，填補(bǔ)了低溫耗盡關(guān)機(jī)液位測(cè)量空白，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
　　
　?。ㄔ瓨?biāo)題：長(zhǎng)征七號(hào)首飛告捷，來(lái)自九院704所的儀器儀表與測(cè)控技術(shù)大盤點(diǎn) ）