[发明专利]轻量化航天器火工品起爆电路及保护方法

说明书

本发明提供了一种轻量化航天器火工品起爆电路及保护方法，包括：地面发控台、第一行程开关、第二行程开关、第一星表连接器、第二星表连接器、火工品飞行插头、火工品应急解锁开关、火工品起爆正线总开关、星箭分离滤波采集电路以及火工品起爆电路。本发明设置火工品插头状态指示电路，地面安装时通过地面第二星表连接器至地面发控台采集状态，给出火工品插头可靠性连接状态，规避了火工品连接插拔不到位引起的不能起爆故障。

技术领域

本发明涉及航天器电路的技术领域，具体地，涉及一种轻量化航天器火工品起爆电路及保护方法。

背景技术

随着航天器小型化日益发展，对轻量化的要求越来越高，相应的航天器的分离方式也相应的从传统的包带分离转为点式分离，而分离信号的产生也从传统的分插产生分离信号转化为轻量化的机械式行程开关产生星箭分离信号，针对具体的火工品起爆电路取消了负线总开关，转为两级防护，并采用轻量化的MOS管器件。

火工品起爆电路的锁定由传统的对所有火工品供配电线回路通过星表转接保护设计转为仅对公共指令信号线或者指令电源线通过分离信号控制的继电器进行间接锁定保护，指令的锁定飞行重量较轻，但通过分离信号锁定却带来额外的锁定电路开销。

行程开关作为机械分离一种分离方式，其主要的失效机制有：误分离，触点瞬断或断开。触点瞬断是开关在超过规定量级的大冲击或振动载荷下，本应接通的触点出现瞬间断开现象，断开时间在微秒或毫秒级，当冲击量级过大，导致开关内部结构件受损断裂；或者按压开关按钮的按压机构松动、按压不到位、出现间隙产生位移为触点断开；不分离：微动开关按钮故障或行程开关按钮卡滞或卡死，导致状态无法转换。

目前火工品控制电路中较常采用的防误爆措施主要是通过在火工品供电正负回路及起爆回路中设置多道控制开关来保证的。例如，公开专利《一种火工品控制电路及使用该控制电路的控制器》(申请号CN201410208785.1)，该专利公开的方法中通过设置多道开关来减少火工品误起爆的风险，但目前大部分航天器均设计有程控指令火工品起爆自解锁需求，多道开关的设置并没有彻底规避火工品误起爆的风险以及特别是不能起爆的风险。

公开专利《一种飞行器火工品安全起爆电路及起爆方法》(申请号CN201410454194)，公布了一种飞行器火工品安全起爆电路及起爆方法，通过解锁和起爆电路及五级起爆过程使得火工品起爆高效、安全可靠，设置多道控制开关来逻辑来保障安全的起爆，且两级解锁的时序动作需要依靠(飞行器起飞与火箭的分离)外部的反馈信号合理设置控制来保障，且未给出地面模拟及分离信号异常时的火工品安全起爆措施。

公开专利《一种可重复使用运载器火工品保护电路》(申请号CN201610844703)，公开了一种可重复使用运载器火工品保护电路，实现了火工品按需的保护和按需解保和检测，但不含自动解锁和异常解锁的能力，同时全部采用继电器起爆的形式，解保和保护检测电路每路均采集，整体重量偏重。

公开专利《一种基于星箭分离插头设计的火工品起爆使能电路》(申请号CN201921824609)，火工品装置的误起爆通过在星箭分离插头中增加分离接点的方式使用了对火工品的使能保护，避免了星箭分离前意外操作和故障导致的误起爆风险，不适合轻量化航天器使用。

公开专利《一种用于深空探测的航天器机电分离信号混合使用系统》(申请号CN202110975708.9)，公开了一种高可靠性分离信号混合系统，为提高火工品起爆的可靠性，采用了综合星箭脱落插头和行程开关两种装置同时作用对火工品进行去保护，重量偏重，全流程安全性高可靠性保护不足。

公开专利《用于深空探测的火工品分离信号锁定电路》(申请号CN202111016271.2)，公布了一种用于深空探测的火工品分离信号锁定电路，采用K1，K2，K3，K4四个继电气器和星箭分离插头实现了分离锁定，地面测试锁定时需要长期使用29V指令上拉电源上拉保护，针对主动段不加电的航天器不适用，同时保护和测试的开关均为继电器，通过外部分离信号锁定多个继电器来间接锁定火工品指令线，增加了火工品电路本身复杂度、可靠性和重量。