基本信息
- 项目名称：
- 温箱内红外目标运动模拟系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 红外目标运动模拟系统是在实验室条件下复现导弹目标的运动方式，捕捉目标模拟干扰工作，测试其在不同轨迹、速度情况下导弹信号特征变化情况，从而监测其控制系统或制导系统的技术性能指标的一套仿真系统。是为军工产品的导弹信号探测研究提供一个模拟实验系统，主要用于导引头环境应力筛选试验、环境适应性试验、抗太阳背景干扰实验、外场目标背景特性采集试验和抗干扰性能试验等。
- 详细介绍：
- 红外目标的运动模拟系统采用等比缩放的导弹目标模型，以一定速度来模拟导弹的运行轨迹，是地面测试和评价导弹信号特征变化的运动模拟的关键，是为军工产品的导弹信号探测研究提供一个模拟实验系统，其品质的优劣直接关系到仿真试验的可靠性和可信性，因此，红外目标的运动模拟系统的研究开发具有重要的经济和军事价值。 红外目标的运动模拟系统包括目标模拟器、运动装置、辅助夹具和控制系统4部分，实际上是一个高精度的多自由度的随动系统。目标模拟器由黑体和平行光管组成，其光源为开腔式结构，辐射系数高达0.97±0.03，全波段辐射，具有定向辐射功能，能在50600℃的宽温度范围的工作。平行光管采用反射式光学系统，镜面镀红外高反射膜，窗口采用氟化镁红外玻璃，厚度为3mm，可确保与通过的光谱完全匹配，焦距为300mm，结构紧凑、调整方便、体积小、重量约为2.4Kg。在目标源外壳设置有一个0.01Mpa的气压平衡阀，保持平行光管内外压力差不大于0.01Mpa，从而保证目标模拟器的安全和像质不受影响。 红外目标的运动模拟系统的运动装置是目标运动仿真的关键设备，用来复现运动目标的轨迹运动，测试其在不同轨迹、速度的情况下导弹信号特征变化情况。运动装置的结构形式采用直角坐标式，结构设计上采用有限元法进行优化，以伺服电机作为动力源，在电机与负载之间设计有背隙量0.05°（即3＇），减速比9高精度减速机构，变直接驱动为间接形式，使得整个系统的输出转矩提高9倍，负载与电机的惯量比降低了二个数量级。 在减速机构的输出轴上安装有单轴转台，单轴转台的末端固定有电动角位台和目标模拟器，运动装置通过伺服电机或电动角位台带动目标模拟器在水平面和俯仰面上单独运动或做复合运动，结合目标模拟器产生的平行光，加上可以手动调节黑体上光阑孔的孔径大小，因此，在导引头视场里可以模拟出不同方向、不同速度、不同能量下的红外目标。其创新点在于通过机械运动的方法，使红外目标相对于导引头作空间角度运动，从而实现导弹与目标之间的互动仿真，使红外线制导武器的寻的性能测试变得更加便捷高效，使目标模拟器的结构设计制造变得更加简单，成本更低，可靠性更高，实用性更强。 红外目标的运动模拟系统设计有独特的辅助夹具，由支撑平台、前后支架、调平支脚组成。支撑平台上一端固定运动装置，用圆柱销定位，另一端上纵向开有2个定位导向槽，分别安装前后支架，为框架结构设计，通过底部的定位滑块与在支撑平台上的导向槽配合定位，用螺栓固定在支撑平台上，铝合金材料，可满足目标仿真的磁场环境要求。调平支脚安在支撑平台下面，为螺纹调整结构，可用于支撑平台的调平。 夹具的前支架支撑在制导舱前部，后支架利用舱段对接面和开槽定位制导舱，不利用弹上脐带电缆插座处定位，可以实现制导舱轴向和周向的精确定位，严格满足了红外目标与制导舱的相对位置测试需求，一次装夹，就能够保证弹轴与目标模拟器的光轴同轴、运动装置回转轴线与位标器回转中心重合和弹体横滚姿态正确，这样省去了将红外目标与导弹对准的费时操作，将以往分离的红外目标模拟系统和制导舱的定位夹紧装置通过支撑平台的作用合为整体，简化了运动模拟系统的结构设计，缩短了仿真系统的研制周期，减小了红外目标寻的性能测试的调整时间，大大提高了检测的效能。 另外，前后支架采用上下两半圆环翻转结构，内侧固定氟塑料保护弹体，产品装卸方便，固定快速可靠。前后支架均可在一定范围内沿导向槽纵向滑动，满足了不同型号导引头的寻的性能测试，使得运动模拟系统的适用范围更广了。这样建成的运动模拟系统可以重复使用，具有通用性，既便于使用又便于维修，比实际试验的成本低得多，可以达到安全、可靠、保密、应用灵活和高效费比的目的。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究目的： 为了代替大量的导弹实物试验，以较少的费用和较高的执行度进行重复试验研究，有必要对导弹信号探测研究提供一个模拟仿真系统。 设计思路: 温箱内红外目标运动模拟系统是在实验室条件下复现导弹目标的运动方式，捕捉目标模拟干扰工作，测试其追踪信号时的变化情况，将经典的全实物试验转化为实验室预测研究的一套仿真系统。 技术创新: 1.开发了可变孔径的多孔光阑盘，可以模拟出不同变化的红外目标。 2.开展了红外目标的几何特征和运动特性研究。 3.对导引头的定位特性和成像技术进行了研究。 主要技术指标： a)运动范围：±100º可调； b)达位精度：±0.1º； c)零位（高、低方向）±3°可调，可调最小间隔0.1°； d)运动速度：0.5（º）/s～100（º）/S可调； e)速度精度：当目标运动角速度≤30°/s时，要求角速度稳定度≤0.1°/s； f)最大加速度：500（º）/s2； g)运动方式：达位、往复； h)尺寸小于800mm（长）×500mm（宽）×500mm（高）； i)辅助夹具重量：<5kg； j)夹具装夹对象尺寸：直径Ф160mm、长度<500mm； k)装夹位置可调整； l)夹具与运动装置机械连接，要求方便安装和拆卸。
科学性、先进性
- 红外目标运动模拟系统采用等比缩放的导弹目标模型，以一定速度来模拟导弹的运行轨迹，是地面测试和评价导弹信号特征变化的运动模拟的关键，是为军工产品的导弹信号探测研究提供一个模拟实验系统，其品质的优劣直接关系到仿真试验的可靠性和可信性，因此，红外目标的运动模拟系统的研究开发具有重要的经济和军事价值。 目标运动模拟平台由精密机械部分和高性能的控制系统两部分组成，是目标运动仿真的关键设备，用来复现运动目标的轨迹运动，提供综合测试和物理仿真，还可以用来作为各种测量仪器和精密设备的精度标定和校验。作为一种典型的机电一体化设备，目标运动模拟平台的设计和研发涉及到仿真技术、机械制造、电子电气、电动伺服、计算机、自动控制等学科技术内容。
获奖情况及鉴定结果
- 1、2010年12月，河南省科学技术信息研究院进行了科技查新，查新报告认为在国内数据库检索范围内，未见有与本课题技术特征相同的公开文献报道。 2、2010年12月，河南省科学技术厅进行了成果鉴定，鉴定委员会一致认为，该项目实现了集成创新，研究成果达到了该领域国内领先水平。 3、中国空空导弹研究院的凯迈（洛阳）测控有限公司和一拖（洛阳）开创装备科技有限公司已经采用了本研究的技术成果，产生了很好的经济效益。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 产品的使用权
作品可展示的形式
- 实物产品展示，图纸，磁盘，现场演示，图片，录像，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 红外目标的运动模拟系统采用等比缩放的导弹目标模型，以一定速度来模拟导弹的运行轨迹，是地面测试和评价导弹信号特征变化的运动模拟的关键，是为军工产品的导弹信号探测研究提供一个模拟实验系统，其品质的优劣直接关系到仿真试验的可靠性和可信性，因此，红外目标的运动模拟系统的研究开发具有重要的经济和军事价值。 本研究取得的相关科技成果分别在洛阳工铭机电设备有限公司的铁路车辆轴承智能检测控制、一拖（洛阳）开创装备科技有限公司的卧式数控镗铣床研制和洛阳（凯迈）测控技术有限公司的目标运动装置上得到应用，取得了可观的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 近年来发生的一系列战争表明了导弹在现代化武器装备中的地位日趋重要。随着国防科技的飞速发展，对导弹的技术要求也越来越高，这也加大了对导弹性能的研发和评测难度。目前，评测导弹性能主要有两种方法：一种就是从导弹的实际飞行中获取其运行数据，然后根据所获得的数据进行分析研究，改进对导弹的设计；另一种方法就是通过对导弹和各种飞行器的仿真获取数据，进而完善对导弹的设计。 通过导弹实物的实际飞行获取数据，由于现场试验的环境往往异常复杂，而且导弹性能参数一致性不高，大量的实物试验也不可能对其成功率和试验结果可信度做出准确的判断，同时由于导弹的结构复杂、造价昂贵，将造成许多财力、物力和人力的浪费。因此，要尽可能投入少量经费和较短的研发周期，获得实用的最佳的系统。通过仿真技术可以达到安全、可靠、保密、应用灵活和高效费比的目的。 为了进行运动系统的仿真研究，需要建立仿真系统，这就首先要确定系统模型并用仿真计算机和各种仿真设备来具体实现这个模型。这样建成的仿真系统可以重复使用。仿真设备具有通用性，既便于使用又便于维修，比实际试验的成本低得多，因而仿真是研究和设计控制系统的一种有效方法。 近年来，随着国防科学技术的飞速发展，尤其是数字计算机技术的发展为仿真技术提供了更高的技术基础。半实物仿真可以通过理论分析、地面试验和有选择的实物试验，以较少的费用和较高的执行度进行重复试验研究代替实物试验，获得系统在各种状态下完整的试验数据。因此，半实物仿真以其独特功能及突出优点已被广泛运用于各项军工项目中。目标模拟运动平台就属于半实物仿真设备。 目标运动模拟平台由精密机械部分和高性能的控制系统两部分组成，是目标运动仿真的关键设备，用来复现运动目标的轨迹运动，提供综合测试和物理仿真，还可以用来作为各种测量仪器和精密设备的精度标定和校验。作为一种典型的机电一体化设备，目标运动模拟平台的设计和研发涉及到仿真技术、机械制造、电子电气、电动伺服、计算机、自动控制等学科技术内容。 据美国大西洋导弹试验基地的统计，90％的武器系统鉴定、评估数据来自于半实物仿真试验的结果。我国的航空、航天部门也规定，未经过半实物仿真的产品不能参与飞行试验。正是在这样的大前提下，本课题研发温箱内红外目标运动模拟系统，用于模拟导弹的各种运动轨迹，以测试导弹信号变化的各项性能指标，在实践应用中有重要的价值。
