火箭飞行教学演示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种火箭飞行教学演示系统，包括：飞控计算机、三轴转台、模拟舱段和火箭模型；飞控计算机用于负责进行数据处理和计算，火箭飞行动画演示，输出控制指令；三轴转台上安装惯组，转台用于接收飞控计算机的指令，根据指令控制三个轴转动，演示火箭的飞行姿态；模拟舱段内安装有控制系统和测量系统的等效单元；火箭模型采用活动喷管，使用小型舵机带动喷管摆动，在模型的发动机喷管和分离位置布置灯带，灯带用于模拟火箭时序动作，火箭模型内安装wifi模块，wifi模块用于模拟无线遥测数据发送。通过增加模拟舱段，在舱段上安装真实的箭地接口使用的脱插，达到更真实的操作训练效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
火箭飞行教学演示系统


[0001]本专利技术属于火箭模拟
，尤其是涉及一种火箭飞行教学演示系统。

技术介绍

[0002]真实火箭的测试、发射和飞行流程复杂，尤其是飞行过程不容易展示出来。纯理论教学能够对飞行机理深刻讲解，但缺少实物展示，直观性差。采用录像、动画演示展示火箭飞行过程的方法沉浸感差，导致教学和训练效果较差。现在需要探索一种飞行展示手段，既能够演示出火箭飞行原理，又带有一定的实物，具有可操作性，综合提高教学、训练效果。
[0003]目前已经存在一些相关的教学研究方法，但演示手段通常较为单一，缺少比较全面的演示手段。有的侧重于火箭结构展示，有的侧重于控制机理展示，有的侧重于发射过程操作展示，都不够全面。
[0004]公开号为CN113375501A的一种火箭发射训练系统及方法，公开的火箭发射训练系统包含箭体系统、发射系统、控制系统、测量系统、动力系统。
[0005]箭体系统包含箭体结构、箭载计算机(设置在箭体结构上)、三轴转台、惯组(设置在三轴转台上)、火箭仿真计算机。其中火箭仿真计算机包含实时飞行仿真计算机和视景仿真计算机。
[0006]箭体系统用于模拟火箭发射后的飞行姿态，并根据飞行姿态对应的实时姿态数据生成飞行仿真动画；控制系统用于模拟火箭上的输出设备的运行，并对模拟的输出设备进行数据的采集和处理以及进行控制；测量系统用于模拟火箭上的检测设备的运行，并对模拟的检测设备进行数据的采集和处理；动力系统用于模拟火箭上的供能设备的运行，并对模拟的供能设备进行数据的采集和处理以及进行控制；控制系统还用于根据输出设备、检测设备、供能设备反馈的数据控制箭体系统模拟火箭发射后的飞行姿态。
[0007]输出设备是指发动机、方向部件等，检测设备是指用于检测各类参数的传感部件，供能部件是指燃料箱、输送管道等，模拟设备的运行具体是通过设备的状态参数来表征对应的设备，比如模拟发动机的运行则可以通过发动机的转速等状态参数来表征，检测设备和供能设备同理。
[0008]实时飞行仿真计算机须为与视景仿真计算机和发射车仿真计算机独立的计算机，而视景仿真计算机和发射车仿真计算机则可以为同一个计算机。三个计算机生成的动画可以通过视频合成技术进行融合以便更清楚的进行展示，三个计算机之间也能够通信，可以相互获取动画数据。
[0009]惯组测量姿态数据发送给箭载计算机，箭载计算机进行数据处理得到实时姿态数据发送给火箭仿真计算机，火箭仿真计算机生成对应的飞行动画。火箭的飞行仿真动画是由模拟的各设备决定的。
[0010]该技术方案具有以下问题：
[0011]1)该技术方案必须具有实时仿真计算机。
[0012]2)该技术方案的实时仿真计算机不具有调节飞行倍速功能。
[0013]3)该技术方案中，惯组的数据传递给箭载计算机，由箭载计算机处理后再发送给实时仿真计算机。
[0014]4)该技术方案不具有箭地之间接口的模拟功能。
[0015]5该技术方案中控制系统用于模拟所述输出设备的运行，测量系统用于模拟所述检测设备的运行。而输出设备、检测设备的功能描述并不清楚，而且不是实体，是通过参数来表征。
[0016]6)该技术方案中不具有模拟无线遥测的功能。
[0017]7)该技术方案中不具有箭上灯带演示发动机点火、分离等过程的功能。
[0018]公告号为CN 111710209 B的专利公开一种模型火箭演示系统及其演示方法，公开了一种模型火箭演示系统及其演示方法，涉及教具模型
，该演示系统包括：教学终端设备，其用于发送控制指令；模型火箭壳体，其上设有模拟箭地接口，用于接收控制指令；模拟控制部件，多个模拟控制部件分别设置于模拟火箭壳体内或表面，部分模拟控制部件还与模拟箭地接口连接，用于响应控制指令；可见光路，其用于部分模拟控制部件之间的连接，还用于部分模拟控制部件与模拟箭地接口之间的连接；每个可见光路分别与模拟箭地接口连接，用于响应控制指令接通发光、或断路不发光，以演示火箭的单步调试、发射和飞行过程。本申请，可完全独立用于训练和教学，模拟火箭的单步调试控制操作，以及模拟火箭发射和飞行全过程相关动作。
[0019]多个模拟执行机构分别用于模拟真实火箭的各执行机构，以及响应上述控制指令执行相应动作，比如模拟摆喷、模拟摆动舵片等相关动作。本实施例中，多个模拟执行机构包括第一模拟执行机构、第二模拟执行机构和第三模拟执行机构。
[0020]多个模拟火工品分别用于模拟真实火箭的各火工品，以及响应上述控制指令执行相应动作。模拟火工品主要通过播放爆炸音或释放烟雾等，模拟火箭内部火工品在飞行流程中的起爆操作。
[0021]本专利技术技术方案具有以下问题：
[0022]1)该技术方案的模型火箭壳体内安装有模拟控制部件，模拟控制部件包括模拟电子设备、模拟执行机构、模拟火工品、模拟电源设备。
[0023]2)该技术方案使用的光路，用于模拟供电、通讯、激活。
[0024]3)该技术方案中模拟火工品通过播放爆炸音或释放烟雾来模拟飞行流程中的起爆操作。
[0025]4)该技术方案中无火箭飞行动画。
[0026]5)该技术方案中无转台，不能表示出火箭飞行中的姿态变化。
[0027]6)该技术方案中无舱段，不能体现出真实的火箭箭地接口。
[0028]7)该技术方案中无wifi，无测量系统功能，不能模拟无线遥测信号。
[0029]公告号为CN107274772B，长征二号F型火箭展示结构及展示方法公开了一种长征二号F型火箭展示结构及展示方法，所述展示结构包括火箭动态仿真模型、灯光及语音装置、操作台、图文板，火箭动态仿真模型包括助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔，助推器具有透明外壳，芯一级火箭包括芯一级火箭外壳、芯一级火箭发动机喷管，芯一级火箭发动机喷管与芯一级火箭摆动机构相连；整流罩包括整流罩外壳、飞船，飞船与逃逸塔相连，逃逸塔与一垂直升降驱动机构相连。本专利技术采用了一种阵列结合动态演示的方
法，将火箭的箭体主要部分采用动态剖面处理方式呈现给观众，观众可以清晰直观地观察长征二号F型火箭模型的内部结构，从而正确理解火箭的主要结构组成和相关功能，展示形式更加生动活泼。
[0030]本技术方案具有以下问题：
[0031]1)该技术方案指定了具体火箭型号为长征二号F，针对该型火箭设计了展示方法。
[0032]2)该技术方案着重展示了火箭的结构，火箭外壳具有自动开合机构，能够通过操作台上的按钮打开，展示出火箭内部构造。
[0033]3)该技术方案火箭内部有灯光，而灯光的作用并未详细叙述，基本上是只用于照明，以便于人员观察火箭内结构。
[0034]4)该技术方案具有喷管摆动机构，摆动机构也受操作台上的按钮控制，与灯光、外壳操作机构为联动。
[0035]5)该技术方案适用于科普性质的展示，展示对象为非航天专业人员观看。
[0036]综上所述，现有技术存在以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火箭飞行教学演示系统，其特征在于，包括：飞控计算机、三轴转台、模拟舱段和火箭模型；飞控计算机用于负责进行数据处理和计算，火箭飞行动画演示，输出控制指令；三轴转台上安装惯组，转台用于接收飞控计算机的指令，根据指令控制三个轴转动，演示火箭的飞行姿态；模拟舱段内安装有控制系统和测量系统的等效单元，等效单元用于模拟出箭上控制和测量系统的主要功能，模拟舱段安装有脱插，脱插用于模拟箭地信号通路，模拟舱段安装有起飞压板模拟开关，模拟开关用于发出起飞信号；火箭模型采用活动喷管，使用小型舵机带动喷管摆动，在模型的发动机喷管和分离位置布置灯带，灯带用于模拟火箭时序动作，火箭模型内安装wifi模块，wifi模块用于模拟无线遥测数据发送。2.根据权利要求1所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，飞控计算机内存储火箭的飞行弹道数据文件，飞行弹道数据文件包含火箭飞行随时间变化的速度、高度、弹道倾角、姿态、喷管摆角、点火和分离时序信号以及姿控喷管开闭信号；在火箭起飞后，飞行控制软件根据飞行时间依次读取飞行弹道数据文件中的数据，飞行控制软件使用读取的数据驱动火箭动画飞行。3.根据权利要求2所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，所述飞行控制软件具有三维火箭动画，以地球为背景，显示火箭从地面点火起飞，飞行过程中各级点火和分离动作，直到卫星入轨全过程；动画中显示出火箭飞行的轨迹线，显示火箭飞行姿态，画面视场能够全方位调整，能够放大和缩小；飞行控制软件具有飞行倍速调节功能，通过调节软件界面上按钮或者接收倍速调节指令能够使火箭动画加快飞行。4.根据权利要求3所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，飞控计算机接收起飞压板模拟开关的信号后开始起飞，起飞压板模拟开关安装在模拟舱段上，开关按下后，飞控计算机采集到闭合信号，然后开始读取飞行弹道数据文件，驱动动画显示飞行过程。5.根据权利要求4所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，飞行过程中，飞控计算机对外输出控制指令。包括：飞控计算机向转台输出姿态控制指令，使转台的三个旋转轴跟随火箭飞行姿态转动；飞控计算机向模拟舱段内的等效单元输出时序控制指令，时序控制指令包括发动机点火、分离信号或姿控喷管开闭信号；飞控计算机向火箭模型输出舵机摆动指令，使舵机带动喷管摆动。6.根据权利要求5所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，所述三轴转台，包括三个轴，三个轴的外框代表偏航方向，三个轴的中框代表俯仰方向，三个轴的内框代表滚转方向；转台控制器接收飞控计算机的控制指令，控制指令包括偏航、俯仰或滚转三个姿态角，转台控制器驱动转台的三个转轴转动；转台内框的台面上安装惯组，惯组通过台体内的滑环和电缆连接到转台外部，与外部电缆对接，通过外部电缆对惯组供电和通讯，转台转动时，惯组将测量到的角度信息输出给
飞控计算机。7.根据权利要求6所述的火箭飞行教学演示系统，其特征在于，所述模拟舱段的整体框架由长钢管与两端环框焊接而成，整体框架外侧由外蒙皮包裹，内侧盖有内蒙皮；模拟舱段的舱内安装等效单元，等效单元通过舱段内的电缆进行信息交互；等效单元包括控制系统等效设备和测量系统等效设备；所述控制系统等效设备用于接收飞控计算机的控制指令，输出灯带控制信号，模拟火箭发出的时序信号，还用于通过脱拔脱插...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏鹏，梁建军，陈景鹏，赵新强，谢雪明，石亦琨，
申请(专利权)人：北京星途探索科技有限公司，
类型：发明
国别省市：