本發(fā)明涉及一種可重復(fù)使用運(yùn)載器火工品保護(hù)電路，屬于航天器火工品保護(hù)電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

火工品是涉及航天運(yùn)載器許多分系統(tǒng)的一類重要組件，其正常工作與否直接影響到運(yùn)載器任務(wù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。特別是對(duì)重復(fù)使用運(yùn)載器而言，需要經(jīng)歷地面段、上升段、在軌運(yùn)行段、再入返回段等各種飛行任務(wù)階段惡劣的環(huán)境條件，導(dǎo)致電火工品處于復(fù)雜的力、熱及電磁與空間環(huán)境。與傳統(tǒng)運(yùn)載器不同，重復(fù)使用運(yùn)載還需要實(shí)現(xiàn)再入返回和著陸檢測(cè)，需在運(yùn)載器著陸后確保未起爆火工品的安全性和可靠性，這就對(duì)火工品的安全可靠性提出了更高的要求。

傳統(tǒng)運(yùn)載器一般采用火工品短路插頭直接短路火工品橋絲電阻的方式進(jìn)行保護(hù)，在運(yùn)載器起飛前拔掉短路保護(hù)蓋進(jìn)行解保，目前，絕大部分火箭、導(dǎo)彈、武器、衛(wèi)星等型號(hào)采用這種方式實(shí)現(xiàn)火工品保護(hù)功能。此外，也有采用火工品短路保護(hù)插頭直接短路火工品母線的方式進(jìn)行保護(hù)，同樣，也是在起飛前拔掉短路保護(hù)蓋進(jìn)行解保。為了進(jìn)一步提高火工品使用的安全性，實(shí)現(xiàn)臨近發(fā)射時(shí)刻解?；鸸て冯娐罚藗冞€提出了將火工品的兩端連接至脫落電連接器的器上端的兩個(gè)接觸件上，通過(guò)在脫落電連接器地面端進(jìn)行短跨實(shí)現(xiàn)火工品的短路保護(hù)，當(dāng)脫落電連接器的地面端與器上端分離后，解除火工品短路保護(hù)。由于傳統(tǒng)上運(yùn)載火箭、導(dǎo)彈等均為一次性使用飛行器，采用上述方法能確保地面使用的安全性，沒有再入返回與著陸后重復(fù)檢測(cè)與使用的需求。而對(duì)重復(fù)使用運(yùn)載器而言，既要滿足火工品在發(fā)射前地面使用的安全性，也要滿足再入返回著陸后火工品使用安全性，同時(shí)，還要確保在軌與再入飛行中火工品的安全性，因此，研究新的、滿足重復(fù)使用運(yùn)載器需要的火工品電路短路保護(hù)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種可以對(duì)火工品進(jìn)進(jìn)行按需保護(hù)、按需解保和檢測(cè)的用于重復(fù)使用運(yùn)載器的火工品保護(hù)電路。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種可重復(fù)使用運(yùn)載器火工品保護(hù)電路，該電路包括地面解保保護(hù)控制電路、器上解保保護(hù)控制電路、火工品解保保護(hù)電路,地面電源、地面解保保護(hù)控制電路和火工品解保保護(hù)電路構(gòu)成地面火工品保護(hù)回路；器上電源、器上解保保護(hù)控制電路和火工品解保保護(hù)電路構(gòu)成器上運(yùn)載器火工品保護(hù)回路，其中，

地面解保保護(hù)控制電路，接收地面保護(hù)控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的保護(hù)輸入端；接收地面解保控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的解保輸入端；

器上解保保護(hù)控制電路，接收運(yùn)載器上遙控/程控保護(hù)控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的保護(hù)輸入端；接收器上遙控/程控解?？刂浦噶睿瑢⒌孛骐娫凑龢O電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的解保輸入端；

火工品解保保護(hù)電路，在解保輸入端電壓控制下對(duì)n個(gè)火工品橋絲進(jìn)行開路控制，解除n個(gè)火工品的短路保護(hù)；在保護(hù)輸入端電壓控制下對(duì)火工品橋絲進(jìn)行短路控制，實(shí)現(xiàn)n個(gè)火工品的短路保護(hù)。

所述火工品解保保護(hù)電路包括解保輸入端、保護(hù)輸入端、2n個(gè)磁保持繼電器，2n個(gè)磁保持繼電器的加電線圈負(fù)端和斷電線圈負(fù)端均同時(shí)并聯(lián)連接至器上電源和地面電源的負(fù)端，2n個(gè)磁保持繼電器的加電線圈正端均串聯(lián)電阻后并聯(lián)連接至解保輸入端，形成解保電路；2n個(gè)磁保持繼電器的斷電線圈正端均串聯(lián)電阻后并聯(lián)連接至保護(hù)輸入端，形成保護(hù)電路；每?jī)蓚€(gè)磁保持繼電器構(gòu)成一個(gè)火工品保護(hù)單元，每個(gè)磁保持繼電器選擇一對(duì)常閉觸點(diǎn)，該2對(duì)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接，然后與對(duì)應(yīng)的火工品橋絲并聯(lián)連接。

所述地面解保保護(hù)控制電路包括繼電器Kdp、Kdu，繼電器Kdp的常開觸點(diǎn)Kdp.1與繼電器Kdu的常閉觸點(diǎn)Kdu.2串聯(lián)，構(gòu)成地面保護(hù)控制電路；繼電器Kdu的常開觸點(diǎn)Kdu.1與繼電器Kdp的常閉觸點(diǎn)Kdp.2串聯(lián)，構(gòu)成地面解?？刂齐娐?。

所述器上解保保護(hù)控制電路包括繼電器Kp1、Kp2、Ku1、Ku2，繼電器Kp1和繼電器Kp2的兩對(duì)常開觸點(diǎn)并串聯(lián)連接，然后與繼電器Ku1的兩對(duì)并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，構(gòu)成器上保護(hù)控制電路；繼電器Ku1和繼電器Ku2的兩對(duì)常閉觸點(diǎn)并串聯(lián)連接，然后與繼電器Kp1的兩對(duì)并聯(lián)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，構(gòu)成器上解?？刂齐娐贰?/p>

地面解保保護(hù)控制電路或器上解保保護(hù)控制電路的保護(hù)控制電路輸出和解?？刂齐娐份敵龇謩e連接到二極管正極，二極管負(fù)極再連接到火工品解保保護(hù)電路。

該電路還包括檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路包括解保與保護(hù)檢測(cè)電路、器上檢測(cè)電路以及地面檢測(cè)點(diǎn)，解保與保護(hù)檢測(cè)電路由R0，R1，…R2n和火工品保護(hù)解保電路2n個(gè)磁保持繼電器中每個(gè)繼電器中的一對(duì)觸點(diǎn)組成，R0與2n對(duì)觸點(diǎn)串聯(lián)聯(lián)接，其中每對(duì)觸點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)與對(duì)應(yīng)電阻R_i,i＝1ˉ2n串聯(lián)，然后與常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接；解保與保護(hù)檢測(cè)電路的兩端同時(shí)用作器上檢測(cè)點(diǎn)和地面檢測(cè)點(diǎn)。

器上檢測(cè)電路由器上電源Vcc、電阻Rv、Rv1、Rv2及AD采集器組成，電阻Rv和電阻Rv1串聯(lián)連接，其連接點(diǎn)接至一個(gè)器上檢測(cè)點(diǎn)，電阻Rv的另一端連接VCC，電阻Rv1的另一端連接AD采集器，RV2一端連接AD采集器，另一端連接另一個(gè)器上檢測(cè)點(diǎn)，同時(shí)該器上檢測(cè)點(diǎn)接地，所述AD采集器的輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻Rv、Rv1、Rv2的阻值。

所述檢測(cè)電路的中的n+1個(gè)電阻選擇具有不同阻值的電阻。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)本發(fā)明采用遙控或器上程控實(shí)現(xiàn)火工品電路短路保護(hù)和解保，實(shí)現(xiàn)了火工品的按需保護(hù)和按需解保，不僅可提供地面維護(hù)、使用、運(yùn)輸、試驗(yàn)等過(guò)程中的火工品短路保護(hù)，還可實(shí)現(xiàn)飛行過(guò)程中火工品的短路保護(hù)，提高了火工品使用安全性。

(2)本發(fā)明采用磁保持繼電器觸點(diǎn)與不同阻值電阻串聯(lián)的方式進(jìn)行火工品保護(hù)狀態(tài)檢測(cè)的方法，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)檢測(cè)電路一次完成器上所有火工品保護(hù)狀態(tài)的檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率，簡(jiǎn)化了火工品保護(hù)狀態(tài)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。

(3)本發(fā)明采用基于磁保持繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)的火工品短路保護(hù)電路設(shè)計(jì)方法，相對(duì)常規(guī)采用短路插頭進(jìn)行火工品短路保護(hù)的方法相比，一方面簡(jiǎn)化了電纜網(wǎng)的設(shè)計(jì)，節(jié)省了系統(tǒng)質(zhì)量；另一方面，采用地面和遙控與器上程控進(jìn)行火工品短路保護(hù)與解保的方式，可有效簡(jiǎn)化操作，降低因人工進(jìn)行短路插頭插拔操作帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為可重復(fù)使用運(yùn)載器火工品保護(hù)與解保電路圖；

圖2為火工品保護(hù)單元的主要內(nèi)部連接示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明一種可重復(fù)使用運(yùn)載器火工品保護(hù)電路圖。如圖1所示。該保護(hù)電路包括地面解保保護(hù)控制電路、器上解保保護(hù)控制電路、火工品解保保護(hù)電路和檢測(cè)電路,其中，

地面解保保護(hù)控制電路，接收地面保護(hù)控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的保護(hù)輸入端；接收地面解?？刂浦噶?，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的解保輸入端；

器上解保保護(hù)控制電路，接收運(yùn)載器上遙控/程控保護(hù)控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的保護(hù)輸入端；接收器上遙控/程控解保控制指令，將地面電源正極電壓信號(hào)輸出至火工品解保保護(hù)電路的解保輸入端；

火工品解保保護(hù)電路，在解保輸入端電壓控制下對(duì)n個(gè)火工品橋絲進(jìn)行開路控制，解除n個(gè)火工品的短路保護(hù)；在保護(hù)輸入端電壓控制下對(duì)火工品橋絲進(jìn)行短路控制，實(shí)現(xiàn)n個(gè)火工品的短路保護(hù)；

地面電源、地面解保保護(hù)控制電路和火工品解保保護(hù)電路構(gòu)成地面火工品保護(hù)回路；器上電源、器上解保保護(hù)控制電路和火工品解保保護(hù)電路構(gòu)成器上運(yùn)載器火工品保護(hù)回路。解保電路和保護(hù)電路的控制分為器上部分和地面部分，兩者均能實(shí)現(xiàn)對(duì)解保電路和保護(hù)電路的控制，按照任務(wù)的需要進(jìn)行使用。

檢測(cè)電路包括解保與保護(hù)檢測(cè)電路、器上檢測(cè)電路以及地面檢測(cè)點(diǎn)。地面檢測(cè)可通過(guò)萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，用于在地面狀態(tài)、特別是運(yùn)載器未加電狀態(tài)對(duì)火工品保護(hù)電路狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，器上檢測(cè)電路用以在飛行過(guò)程中對(duì)火工品保護(hù)電路狀態(tài)進(jìn)行在線檢測(cè)。

以下對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)介紹。

(一)、火工品解保保護(hù)電路

火工品解保保護(hù)電路包括解保輸入端、保護(hù)輸入端、2n個(gè)磁保持繼電器(編號(hào)K1～K2n)，2n個(gè)磁保持繼電器的加電線圈(X線圈)負(fù)端和斷電線圈(Y線圈)負(fù)端均同時(shí)并聯(lián)連接至器上電源和地面電源的負(fù)端，2n個(gè)磁保持繼電器的X線圈正端均串聯(lián)電阻后并聯(lián)連接至解保輸入端，形成解保電路；2n個(gè)磁保持繼電器的Y線圈正端均串聯(lián)電阻后并聯(lián)連接至保護(hù)輸入端，形成保護(hù)電路；每?jī)蓚€(gè)磁保持繼電器構(gòu)成一個(gè)火工品保護(hù)單元，兩個(gè)磁保持繼電器各選擇一對(duì)常閉觸點(diǎn)(例如K1.1,K2.1)，該2對(duì)常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接，然后與火工品橋絲并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)火工品的保護(hù)，如圖2所示。

(二)、地面解保保護(hù)控制電路

地面解保保護(hù)控制電路包括繼電器Kdp、Kdu，繼電器Kdp的常開觸點(diǎn)Kdp.1與繼電器Kdu的常閉觸點(diǎn)Kdu.2串聯(lián)，構(gòu)成地面保護(hù)控制電路；繼電器Kdu的常開觸點(diǎn)Kdu.1與繼電器Kdp的常閉觸點(diǎn)Kdp.2串聯(lián)，構(gòu)成地面解?？刂齐娐罚槐Ｗo(hù)控制電路與解?？刂齐娐返幕コ狻Ｋ隼^電器由地面設(shè)備(通過(guò)人工手動(dòng)方式)實(shí)施控制。

(三)、器上解保保護(hù)控制電路

器上解保保護(hù)控制電路包括繼電器Kp1、Kp2、Ku1、Ku2，繼電器Kp1和繼電器Kp2的兩對(duì)常開觸點(diǎn)串并聯(lián)連接，然后與繼電器Ku1的兩對(duì)并聯(lián)的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，構(gòu)成器上保護(hù)控制電路；繼電器Ku1和繼電器Ku2的兩對(duì)常閉觸點(diǎn)串并聯(lián)連接，然后與繼電器Kp1的兩對(duì)并聯(lián)的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，構(gòu)成器上解?？刂齐娐?；所述繼電器由遙控或器上程控方式實(shí)施控制；

與地面解保保護(hù)控制電路一樣，保護(hù)控制電路與解?？刂齐娐返幕コ?，而且器上采用兩個(gè)兩對(duì)常開觸點(diǎn)串并聯(lián)連接，可靠性高，不易誤觸發(fā)。

為了避免地面解保保護(hù)控制和器上解保保護(hù)控制時(shí)，對(duì)運(yùn)載器其他電路的影響，地面解保保護(hù)控制電路與器上解保保護(hù)控制電路的保護(hù)控制電路輸出和解?？刂齐娐份敵龇謩e連接到二極管正極，二極管負(fù)極再連接到火工品解保保護(hù)電路。

(四)、檢測(cè)電路

檢測(cè)電路包括解保與保護(hù)檢測(cè)電路、器上檢測(cè)電路以及地面檢測(cè)點(diǎn)三部分。

解保與保護(hù)檢測(cè)電路由R0，R1，…R2n和火工品保護(hù)解保電路2n個(gè)磁保持繼電器中每個(gè)繼電器中的一對(duì)觸點(diǎn)組成，R0與2n對(duì)觸點(diǎn)串聯(lián)聯(lián)接，其中每對(duì)觸點(diǎn)的常閉觸點(diǎn)與對(duì)應(yīng)電阻R_i,i＝1ˉ2n串聯(lián)，然后與常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接；解保與保護(hù)檢測(cè)電路的兩端同時(shí)用作器上檢測(cè)點(diǎn)和地面檢測(cè)點(diǎn)。

器上檢測(cè)電路由器上電源Vcc、電阻Rv、Rv1、Rv2及AD采集器組成，電阻Rv和電阻Rv1串聯(lián)連接，其連接點(diǎn)接至一個(gè)器上檢測(cè)點(diǎn)，電阻Rv的另一端連接VCC，電阻Rv1的另一端連接AD采集器，RV2一端連接AD采集器，另一端連接另一個(gè)器上檢測(cè)點(diǎn)，同時(shí)該器上檢測(cè)點(diǎn)接地，所述AD采集器的輸入阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻Rv、Rv1、Rv2的阻值(如數(shù)十MΩ),電阻Rv1、Rv2是為了保護(hù)AD采集電路而設(shè)置的，可選為1kΩ左右，電阻Rv需根據(jù)解保與保護(hù)檢測(cè)電路中總的電阻值進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了使器上檢測(cè)點(diǎn)的電源接近于VCC/2,防止受到微小干擾信號(hào)的影響，得到更為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，一般取電阻Rv的阻值與解保與保護(hù)檢測(cè)電路中總的電阻值相等，具體需結(jié)合各型號(hào)、項(xiàng)目具體情況而定。

地面檢測(cè)可采用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，用于在地面狀態(tài)、特別是運(yùn)載器未加斷電狀態(tài)對(duì)火工品保護(hù)電路狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

解保與保護(hù)檢測(cè)電路的中的n+1個(gè)電阻盡量選擇具有不同阻值的電阻，并使所有電阻值之和在數(shù)十千歐至數(shù)百千歐范圍內(nèi)

本發(fā)明的工作原理是：利用磁保持繼電器的觸點(diǎn)，采用地面控制、器上程控、遙控的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)火工品的短路保護(hù)和解?？刂疲辉诘孛媸褂脿顟B(tài)下，在運(yùn)載器不加電狀態(tài)下，可通過(guò)地面控制實(shí)現(xiàn)對(duì)火工品的短路保護(hù)和解?？刂?；而在運(yùn)載器加電后，特別是在飛行過(guò)程中，可根據(jù)使用需求，通過(guò)器上程控或遙控方式實(shí)現(xiàn)對(duì)火工品的短路保護(hù)和解保控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)火工品的按需解保和保護(hù)以及重復(fù)解保和保護(hù)的目的。

地面檢測(cè)時(shí)，在運(yùn)載器未加電狀態(tài)，可使用萬(wàn)用表通過(guò)地面檢測(cè)點(diǎn)對(duì)解保與保護(hù)檢測(cè)電路上的電阻進(jìn)行測(cè)量，可根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)火工品保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行判別?；鸸て繁Ｗo(hù)狀態(tài)下，地面檢測(cè)點(diǎn)測(cè)量得到的電阻值Rp(設(shè)計(jì)時(shí)已確保AD采集部分阻抗遠(yuǎn)大于解保與保護(hù)電路中2n+1個(gè)電阻之和，因此，器上檢測(cè)部分對(duì)解保與保護(hù)檢測(cè)電路上的電阻值的影響可忽略)為:

式中，Rs為線路電阻值。

在解保狀態(tài)下，地面檢測(cè)點(diǎn)測(cè)量得到的電阻值Ru為：

Ru＝Rs+R0 (2)

通過(guò)測(cè)量地面檢測(cè)點(diǎn)的阻值是否為式(1)和式(2)中的值，即可判斷地面狀態(tài)下火工品解保與保護(hù)狀態(tài)下是否正常。

在運(yùn)載器上電后，特別是在飛行過(guò)程中，可采用器上檢測(cè)電路對(duì)解保與保護(hù)檢測(cè)電路上的分壓值進(jìn)行測(cè)量?；鸸て繁Ｗo(hù)狀態(tài)下，設(shè)器上檢測(cè)點(diǎn)兩端電壓為V₁，則解保與保護(hù)檢測(cè)電路上的電阻Rp為：

火工品解保狀態(tài)下，設(shè)器上檢測(cè)點(diǎn)兩端電壓為V₂，則解保與保護(hù)檢測(cè)電路上的電阻Ru為：

根據(jù)器上電阻值與地面測(cè)試的電阻值是否相同，即可判斷運(yùn)載器上電后火工品解保與保護(hù)狀態(tài)下是否正常。公式(3)的結(jié)果需等于公式(1)的結(jié)果，公式(4)的結(jié)果需等于公式(2)的結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明獲得的簡(jiǎn)化或改進(jìn)方法，如取消器上控制或/和檢測(cè)部分只保留地面控制和檢測(cè)部分的方法，還例如取消地面控制或/和檢測(cè)部分只保留器上控制和檢測(cè)部分的方法，還比如增加或減少串并聯(lián)數(shù)量(例如n個(gè)火工品采用n個(gè)磁保持繼電器進(jìn)行設(shè)計(jì))等等，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。