火箭发射具有更高的可靠性

采用了 HBM 瞬态记录仪和数字化仪, HBM 为美国弗罗里达的 肯尼迪航天中心 设计了一套雷电预警系统。系统将雷击造成损坏的风险大大降低,从而提高了火箭发射的安全性。对于肯尼迪航天中心来说,闪电具有巨大的风险,航天器特别容易受到雷击而损坏。例如,在2009年7月,奋进号航天飞机的发射台区至少遭受了11次以闪电,导致了发射延误。

多种需要,一个解决方案

发射台 39A (前) 和 39B (后) 位于肯尼迪航天中心。

肯尼迪航天中心在佛罗里达州发射地点是非常理想的,因为肯尼迪航天中心接近赤道。这意味着,其可以使用更少的燃料进入太空。不幸的是,佛罗里达州也往往是一个具有挑战性的发射场,因为其遭受闪电袭击的频率在美国是最高的,因此肯尼迪航天中心需要一个雷电监测系统。航天器最初组装是在一个庞大的建筑内,然后它们被特殊的重型运输车被运输到发射平台上进行最后的准备工作。

航天器在从建筑物中运输到发射平台,以及在发射到太空之前都是非常脆弱的。因此,在这段时间内都需要对航天器的多个点进行监测,以检测雷电引起的电气瞬变。

为此, HBM肯尼迪中心开发了雷电监控系统,对120个测量点的电流和电压进行监控。以确定损害可能发生的地点。在系统开发过程中,需要考虑多种因素。肯尼迪航天中心的温度很多时候都超过 90 ° (32 °C) ,而且湿度非常大,系统必须能够防潮,防锈蚀。 在发射和运输中,振动和冲击会带来巨大的风险,系统必须符合标准的军用标准。因此必须能够采用直流电源或者采用电池工作,并且能够做到完全电隔离。并且,一旦风暴来临,必须能够远程切换电源,从直流供电方式转换为电池工作,以便能够能够继续对设备进行持续监控。因此,肯尼迪航天中心采用了 HBM’s Genesis HighSpeed 高速数据采集系统以及 Perception 软件,其单个主机有64个通道,带宽高达 25 MHz,采样速率高达 100 MS/s. 并且每个通道都可以进行窗口触发。

在测试点得设备包括一台 7600 光纤传输的隔离放大器,采样速率高达 100 MS/s ,14-bit 分度,25 MHz 带宽。隔离放大器的外壳采用 不锈钢 304; 其可以在非常恶劣的环境下保证不被锈蚀。 采用 光纤电缆 的原因是,与控制系统的传输距离非常长 – 最大 12 km。由于采用自动电缆长度补偿技术,每800米,HBM 的设备的测量精度仅降低 0.1 %。

实时显示,导航,分析- 采用 perception 软件

所有的测量采样点都同步到 IRIG (国际仪器集团) ,保证所有通道都同步采集。光纤发送器连接到 7600光纤接收器上,其带有 900 MS 的瞬态内存。系统保证了单个测量点被完全隔离。 采用HBM Perception 软件的一大优势是其能够对雷电监控提供实时显示, 控制和分析,并可以回放和分析采集的数据。系统包括,多重监控显示自动产生报告并同步视频回放等。Perception 并内置了标准的 Office 软件如 Word 和 Excel。另外,系统采用拥有专利的 StatStream© 显示技术,能够在数秒钟浏览数 G 字节的数据。系统还能够对测试信号进行远程控制,并对信号进行验证。在每次闪电袭击后都能够自动生成报告。雷电保护系统采用铁塔架设电缆,以拦截雷击并为发射台提供保护。 在测试区域,两个发射台被保护 ,发射台39A – 其用于下一代运载火箭发射,另外一个是 39B – 其被3个高达 180 m 的塔架保护。

Source NASA picture:mediaarchive.ksc.nasa.gov/detail.cfm

先进的雷电预警系统保护肯尼迪航天中心航天器的发射

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