一种红外目标模拟外挂吊舱装置的制作方法

1.本技术涉及红外辐射技术领域，具体涉及一种红外目标模拟外挂吊舱装置。

背景技术：

2.靶机是一种模拟敌机的无人驾驶飞机，用于鉴定导弹或飞机等武器系统的作战效能。靶机应具有模拟对象相当的运动特性和目标显示特性。为了模拟目标的红外辐射特性，必须在靶机上安装经济、有效、逼真的模拟飞机或目标红外辐射装置。国内外已发展了多种红外特性模拟装置，常用于各种靶试的红外模拟装置主要有红外曳光管和红外增强吊舱，其原理均是采用固体燃料作为燃烧剂，通过点火器点燃固体燃料进行端面燃烧，曳光管燃烧剂燃烧后直接喷入空气中，产生强烈的红外辐射。红外增强吊舱设计有加热头罩，燃烧剂燃烧后加热不锈钢壳体并通过头罩的预留孔进行喷出。曳光管主要优点是工作原理简单、成本经济，尺寸小巧、重量轻，很适合靶机安装，红外增强吊舱主要优点辐射较稳定。
3.火工品类红外特性模拟装置缺点明显，首先对使用工况敏感，在高空低气压、高动态环境下使用，燃烧剂燃烧不稳定，导致红外辐射不稳定，地面与空中辐射强度差异性较大，伴随着掉渣，很难评估空中辐射强度。其次红外增强吊舱另一缺点是体积大，安装受限，对靶机要求很高，极大的牺牲了靶机飞行性能，限制了使用范围。不管是曳光管还是吊舱均为火工品，一次性使用，红外辐射不能调整，对安全性要求高，使用维护复杂。

技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本技术旨在提供一种红外目标模拟外挂吊舱装置（简称外挂吊舱）。该装置对使用工况不敏感，辐射强度稳定可调整，重复使用，使用安全，并且维护简单方便，体积小及重量轻，不影响靶机性能，适用于高亚音速、大机动类靶机，非机动类靶机，适用多种不同的挂载场景。本技术所采用的技术方案如下：一种红外目标模拟外挂吊舱装置，外挂吊舱包括前球形整流罩、红外辐射体、加热单元、温度传感器、转接座、安装筒、控制板、电池组外壳、隔热层、电池组、bms板、后球形整流罩、过渡环、中心轴、前整流罩固定环、加热单元安装座；所述前球形整流罩内设置红外辐射体，所述前球形整流罩通过所述前整流罩固定环与所述转接座相连接；所述红外辐射体为筒形，其侧壁上设置有温度传感器，所述红外辐射体的内部设置有倒u形加热单元，所述加热单元安装在位于所述红外辐射体底部的所述加热单元安装座上，所述加热单元安装座通过所述中心轴固定在所述转接座上；所述安装筒与所述转接座相连接，所述安装筒与所述电池组外壳通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述控制板通过所述过渡环固定在所述安装筒与所述电池组外壳的内部连接处；所述电池组外壳内侧设置隔热层，所述电池组外壳与所述后球形整流罩通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述bms板通过所述过渡环固定在所述电池组外壳与所述后
球形整流罩的内部连接处，在所述bms板与所述控制板之间的所述电池组外壳的空腔内设置有所述电池组。
5.进一步的，所述外挂吊舱装置采用圆柱形回旋体设计，轴向前后均设计有球形整流罩，挂载在无人机翼尖位置，采用直流电源方式工作，其电源系统与控制系统、红外辐射源一体化集成。
6.进一步的，外挂吊舱装置通过控制系统完成与无人机飞控计算机通讯，所述控制系统根据飞控计算机的控制指令，完成红外辐射源的启停和定时，通过温度传感器pid闭环控制辐射体温度，调整红外辐射强度，同时完成电源系统的实时监控既保护。
7.进一步的，所述前球形整流罩采用中波透红外窗口材料。
8.进一步的，所述红外辐射体为紫铜，壁厚0.2mm，有一个端面，端面安装朝飞行方向。
9.进一步的，所述加热单元为3组并联的u型500w/150v碳纤维发热管。
10.进一步的，所述控制板包括嵌入式控制器及分别与嵌入式控制器连接的温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、pwm驱动模块、通讯模块、dc/dc电源，所述通讯模块采用rs422接口。
11.进一步的，所述温度传感器为k型热电偶，最大测量温度1024℃，所述控制板100ms采集一次传感器温度，通过pid算法实时解算出电压控制量偏差，控制pwm驱动模块输出电压，对所述加热单元进行功率调整，实现所述红外辐射体温度稳定在设定值950℃，达到红外辐射强度恒定。
12.进一步的，所述电池组的电压150v、容量2000mah以及放电倍率10c。
13.进一步的，所述隔热层采用硅酸铝纤维隔热材料。
14.通过本技术实施例，可以获得如下技术效果：本技术的一种红外目标模拟吊舱，适用于高亚音速、大机动类和非机动类慢速无人机挂装，满足战斗机、武装直升机红外特性模拟，对无人机平台飞行速度、机动能力性能影响小。在一次实施例中，海高9km，速度0.82ma，无人机可进行不低于5g置尾机动；海高5km，速度0.75ma，无人机可进行不低于7g置尾机动，可进行桶滚、半滚倒转等机动。红外辐射视场涵盖前、后半球，红外辐射体温度波动不大于2%，辐射均匀性不低于90%。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1 为外挂吊舱装置组成示意图；图2 为外挂吊舱剖面结构示意图；图3为控制板的电路组成结构示意图。
17.附图标记：1 前球形整流罩、2 红外辐射体、3加热单元、4温度传感器、5 转接座、6 安装筒、7 控制板、8 电池组外壳、9隔热层、10 电池组、11 bms板、12后球形整流罩、13过渡环、14 中
心轴、15 前整流罩固定环、16 加热单元安装座。
具体实施方式
18.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.红外目标模拟外挂吊舱（简称：外挂吊舱）根据不同的目标模拟需求可挂装在高机动目标和非高机动目标类。
20.图1为外挂吊舱装置组成示意图。外挂吊舱装置挂在无人机翼尖位置，采用直流电源方式工作，其电源系统与控制系统、红外辐射源一体化集成设计。外挂吊舱装置通过控制系统完成与无人机飞控计算机通讯。控制系统根据飞控计算机的控制指令，完成红外辐射源的启停和定时，通过温度传感器pid闭环控制辐射体温度，调整红外辐射强度，同时完成电源系统的实时监控及保护。
21.图2为外挂吊舱剖面结构示意图。该外挂吊舱装置适用于高亚音速、大机动目标类和非机动目标类挂装，对无人机平台飞行速度、机动能力影响小，使用高度、速度不受限制。该类型的外挂吊舱用于满足战斗机和武装直升机的红外特性模拟，比如f-16、阿帕奇等目标，外挂吊舱对称挂装在高亚音速大机动无人机两侧翼尖位置，同时前、后半球红外辐射强度与模拟目标相当，对无人机平台飞行速度、机动能力性能影响小。
22.外挂吊舱采用圆柱形回旋体设计，轴向前后均设计有半球形整流罩，满足高速飞行器气动外形要求。外挂吊舱包括前球形整流罩、红外辐射体、加热单元、温度传感器、转接座、安装筒、控制板、电池组外壳、隔热层、电池组、bms板、后球形整流罩、过渡环、中心轴、前整流罩固定环、加热单元安装座；所述前球形整流罩1内设置红外辐射体2，所述前球形整流罩通过所述前整流罩固定环15与所述转接座5相连接；所述红外辐射体为筒形，其侧壁上设置有温度传感器4，所述红外辐射体的内部设置有倒u形加热单元3，所述加热单元安装在位于所述红外辐射体底部的所述加热单元安装座16上，所述加热单元安装座16通过所述中心轴14固定在所述转接座5上；所述安装筒6与所述转接座相连接，所述安装筒6与所述电池组外壳8通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述控制板通过所述过渡环13固定在所述连接筒与所述电池组外壳的内部连接处；所述电池组外壳内侧设置隔热层9，所述电池组外壳与所述后球形整流罩12通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述bms板11通过所述过渡环13固定在所述电池组外壳与所述后球形整流罩的内部连接处，在所述bms板11与所述控制板之间的所述电池组外壳的空腔内设置有所述电池组。
23.所述前球形整流罩采用中波红外透过率比较高的材料，同时耐高温，优选蓝宝石。
24.所述红外辐射体为紫铜，壁厚0.2mm，有一个端面，端面安装朝飞行方向。
25.所述加热单元为3组并联的500w/150v u型碳纤维发热管。
26.所述控制板包括嵌入式控制器及分别与嵌入式控制器连接的温度检测模块、电流
检测模块、电压检测模块、pwm驱动模块、通讯模块、dc/dc电源，所述通讯模块采用rs422接口，如图3所示。
27.所述温度传感器为k型热电偶，最大测量温度1024℃，所述控制板100ms采集一次传感器温度，通过pid算法实时解算出电压控制量偏差，控制pwm驱动模块输出电压，对所述加热单元进行功率调整，实现所述红外辐射体温度稳定在设定值950℃，达到红外辐射强度恒定。
28.所述电池组为电压为150v，容量2000mah，放电倍率10c。
29.所述电池组与外壳之间有5mm厚度硅酸铝纤维隔热材料。
30.所述控制板用于控制红外辐射体工作，调整红外辐射体工作电压。
31.所述bms板用于对电池组进行充放电、热失控、均衡管理。
32.所述后球形整流罩为保型设计，采用铝合金材料。
33.虽然以上描述了本技术的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本技术的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本技术的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本技术的保护范围。

技术特征：

1.一种红外目标模拟外挂吊舱装置，其特征在于，外挂吊舱包括前球形整流罩、红外辐射体、加热单元、温度传感器、转接座、安装筒、控制板、电池组外壳、隔热层、电池组、bms板、后球形整流罩、过渡环、中心轴、前整流罩固定环、加热单元安装座；所述前球形整流罩内设置红外辐射体，所述前球形整流罩通过所述前整流罩固定环与所述转接座相连接；所述红外辐射体为筒形，其侧壁上设置有温度传感器，所述红外辐射体的内部设置有倒u形加热单元，所述加热单元安装在位于所述红外辐射体底部的所述加热单元安装座上，所述加热单元安装座通过所述中心轴固定在所述转接座上；所述安装筒与所述转接座相连接，所述安装筒与所述电池组外壳通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述控制板通过所述过渡环固定在所述安装筒与所述电池组外壳的内部连接处；所述电池组外壳内侧设置隔热层，所述电池组外壳与所述后球形整流罩通过设置在内部的所述过渡环相连接，所述bms板通过所述过渡环固定在所述电池组外壳与所述后球形整流罩的内部连接处，在所述bms板与所述控制板之间的所述电池组外壳的空腔内设置有所述电池组。2.根据权利要求1所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述外挂吊舱装置采用圆柱形回旋体设计，轴向前后均设计有球形整流罩，挂载在无人机翼尖位置，采用直流电源方式工作，其电源系统与控制系统、红外辐射源一体化集成。3.根据权利要求1或2所述的外挂吊舱装置，其特征在于，外挂吊舱装置通过控制系统完成与无人机飞控计算机通讯，所述控制系统根据飞控计算机的控制指令，完成红外辐射源的启停和定时，通过温度传感器pid闭环控制辐射体温度，调整红外辐射强度，同时完成电源系统的实时监控既保护。4.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述前球形整流罩采用中波透红外窗口材料。5.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述红外辐射体为紫铜，壁厚0.2mm，有一个端面，端面安装朝飞行方向。6.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述加热单元为3组并联的u型500w/150v碳纤维发热管。7.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述控制板包括嵌入式控制器及分别与嵌入式控制器连接的温度检测模块、电流检测模块、电压检测模块、pwm驱动模块、通讯模块、dc/dc电源，所述通讯模块采用rs422接口。8.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述温度传感器为k型热电偶，最大测量温度1024℃，所述控制板100ms采集一次传感器温度，通过pid算法实时解算出电压控制量偏差，控制pwm驱动模块输出电压，对所述加热单元进行功率调整，实现所述红外辐射体温度稳定在设定值950℃，达到红外辐射强度恒定。9.根据权利要求3所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述电池组的电压150v、容量2000mah以及放电倍率10c。10.根据权利要求9所述的外挂吊舱装置，其特征在于，所述隔热层采用硅酸铝纤维隔热材料。

技术总结

本申请提供了一种红外目标模拟外挂吊舱装置，由红外辐射前舱和电源后舱两大部分组成，采用直流电源方式工作，其电源系统与控制系统、红外辐射源一体化集成设计。该吊舱装置挂装在高速、大机动无人机翼尖位置，对无人机飞行性能影响小。该装置红外辐射覆盖前、后半球，能量可调整且稳定、不受外部环境影响，可多次重复使用、维护方便，体积小及重量轻，适用多种不同的挂载场景。种不同的挂载场景。种不同的挂载场景。