应用探析|高速摄像机在火箭级间分离试验中的应用

1.研究背景

一二级级间分离是多级运载火箭飞行段中的关键步骤，是指火箭在不同飞行阶段使用不同的发动机，通过抛弃燃料耗尽的发动机结构部件实现重量减轻，从而高效地将有效载荷送入预定轨道。

级间分离新解锁方案是否正确，动作机构是否协调，分离过程涉及的相关产品工作性能是否有效，解锁后伺服系统、辅助动力系统工作是否正常等课题，均需通过科学试验验证。

某新型运载火箭科技工作者们采用基于高速摄像机的双目测量方案进行可视化观测试验，分析分离过程姿态变化，数值化评估级间分离解锁新方案。

2.试验简介

2.1 试验目标 

模拟级间分离试验，采用高速摄像机和运动分析测量系统，捕获分离过程中姿态变化时序图像，测量各项动力学参数。

2.2 试验设备及步骤

第一步:搭建一二级级间分离试验场地，在试件上张贴十字标靶。

第二步:采用全站仪对试件进行标定。

第三步:采用千眼狼高速摄像机以1000fps/s @1920×1080的参数采集，记录试件运动分离和姿态变化过程。

第四步:利用千眼狼运动分析测量系统对时序图像进行处理，计算合位移及Y方向位移分量，速度及Y方向速度分量，加速度及Y方向的加速度分量等指标。

第五步:验证试验结果，完成评估报告。

3.试验结论

• 级间分离解锁新方案正确，各系统工作协调匹配。

• 解锁产品、分离能源、气路脱插、电缆脱插、减冲击缓冲装置工作性能有效。

• 分离过程冲击环境，解锁位置处最大频域冲击小于2500g。

• 解锁后伺服系统、辅助动力系统相关产品工作正常，环境设计裕度大。

附 产品介绍

本次级间分离试验采用2台千眼狼小尺寸大内存高速摄像机，组成双目测量系统采集，分辨率1920x1080像素下可达3000帧,机身尺寸（W×H×D）仅75×75×97mm，严格遵循GJB9001-2017标准制造。

千眼狼高速摄像机产品图谱

• 超高速：25000fps @1280×1024

• 超高清：1000fps @5120×4096

• 大内存：最大20TB 实时写入SSD

• 小型化：一体式机身尺寸 75×75×97mm

• 实时传输：＞4GB/s 多通道CXP-12接口

• 精准测量：应变精度20με 测量精度0.01pixel

• 光电性能(限sCMOS相机)：量子效率95% 读出噪声1e-

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千眼狼高速摄像机