航天器真空热试验测控系统应用现状及发展趋势

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1、第29卷第3期航天器环境r程2012年6月SPACECRAFTENVIRONMENTENGINEERrNG263航天器真空热试验测控系统应用现状及发展趋势张景川，谢吉慧，王奕荣，裴一飞(北京卫星环境工程研究所，北京100094)摘要：航天器真空热试验是航天器研制过程中强不可少的试验项目。文章阐述了航天器真空热试验测控系统的特点和面临的挑战，总结归纳了航天器真空热试验测控系统的应用现状，分析展望了航天器真空热试验测控系统未来的发展趋势。关键词：航天器；真空热试验；测控系统；应用现状；发展趋势中图分类号：TP206+1：TP273文献标识码：B文

2、章编号：1673—1379(2012)03—0263—05DOI：10．3969a．issn．1673-1379．2012．02．0050引言航天器真空热试验是航天器研制过程中状态最复杂、耗资最大、耗时最长的试验项目，足提高航天器在轨运行可靠性的一种有效、必要的手段【I。J。存航天器真空热试验中，测控系统分为流程测控系统与试验测控系统两部分。流程测控系统以PLC为控制中枢，通过对现场仪表、阀门和设备的控制，实现环模设备真空、低温背景的建立与维持。该系统是典型工业控制系统，依靠市场上成熟的工控软件，可以定制一套完善的软硬件平台解决方案。试验测控

3、系统承担着试什状态测量、空间外热流模拟、航天器温度控制、航天器内部仪器热耗模拟和试验支架温度跟踪控制等任务，包括数据采集系统以及热流模拟与温度控制系统两部分。数据采集系统完成试件状态数据(温度、电流、电压、热电势等)的测量任务；热流模拟与温度控制系统通过程控电源输出电流的大小控制加热器的辐射热流，在热平衡试验巾进行多种控制模式的外热流模拟，在热真空试验时对航天器进行控温，实现温度循环。试验测控系统以计算机系统为摔制中枢，通过对程控电源、数据采集仪器的控制，实现对航天器的外热流模拟与温度控制。(本文提及的测控系统特指试验测控系统。)测控系统是航

4、天器真空热试验的核心操作系统，其测控精度与速度直接影响对航天器热设计正确性与星上仪器设备考核正确性的判断，其可靠性直接关系着试验的成败。1航天器真空热试验测控系统现状20世纪90年代末，随着试验需求的不断增加，以及试验设备技术、计算机技术、网络技术和通信技术水平的提高，世界各国宇航机构对其试验设备和测控系统进行了升级和改造。例如，美国戈达德空间飞行中心(GSFC)于1996年对其热真空数据系统(TVDS)进行改造

5、6】，1998年进一步升级该系统，2000年升级初步完成⋯。德国工业设备管理公司(IABG)于1995年至2000年问，对其4个真

6、空热试验设备测控系统进行改造，并通过2003年的二期改造项目实现了全部设备的自动化。法国宇航环境工程实验中心(1NTESPACE)于2001年对其大型空间环境模拟设备SIMMER的测控系统进行改造，以实现为不同热试验提供一种通用的、满足实时要求的解决方案峭J。加拿大太空总署佛罗里达州实验室(DFL)对其真空热试验数据处理系统(TVDS)进行改造，构建了实时多任务多用户试验操作系统，可同时监控1000个通道的数据点【*12J。收稿B期：2011-08．16；修回日期：2012—02—21基金项目：北京卫星环境工程研究所自主研发项目，航天器真空热

7、试验集群测控平台方案研究作者简介：张景川(1982--)，男，博士学位，从事航天器真空热试验测控技术研究。E-mail：zhangfingchuantju@．yahoo．ca。航天器环境工程第29卷欧洲航天技术中心(ESTEC)为大型空间模拟器(LSS)研发了一种高精度多通道的温度数据采集系统(TEMPDAS)【l川。国家空间实验室(NLR)设计制造的两套数据单元使TEMPDAS能够同时测量864路热电偶信号。休斯空问通信公司通过SCADA系统控制热真空容器系统¨圳。国外使用的外热流设备主要是以太阳模拟器、热沉调温技术进行航天器真空热试验，国

8、内则主要使用红外灯阵、红外加热笼、薄膜加热器进行吸收热流模拟和分区温度控制，在使用的设备、控温模式与控温算法以及管理运行模式上均有较大的不同。国外文献集中于环模设备的介绍，而针对其试验测控系统的资料由于保密需要则未见报道。北京卫星环境工程研究所的真空热试验水平代表了国内先进水平。目前该所航天器真空热试验测控系统己具有相当规模，拥有多种较先进的数据采集仪表(共5000多测量通道)和1000多台不同犁号的程控电源，分别组建成KM3和KM4试验测控局域网、KM6试验测控局域网、KM6水平舱试验测控局域网、KM7试验测控局域网。并针对不同的数据采集仪

9、器开发出不同的数据采集软件：针对／fi同的程控电源扦发出不同的热流模拟控温软件、温度控温软件，以及通用的试验数据监视分析软件。通过配置不同的运行参数，测量软件能满足