作者:

Victoria Lowe - Ampac-ISP

AMPAC In-Space Propulsion (ISP)總部設在白金漢郡的韋斯科特創業園(Westcott Venture Park)，是英國設計、製造和測試用於衛星推進係統的液體火箭發動機的最重要機構。 AMPAC-ISP於1945年由英國政府建立，具有悠久的曆史，在航空航天和國防工業中享有盛名。 AMPAC-ISP的一個獨特之處在於其用於在真空環境下點火20N推力單組元推進劑和雙組元推進劑火箭發動機的設備。

火箭熱點火試驗設備的升級需求

我(wo)們(men)多(duo)年(nian)來(lai)一(yi)直(zhi)在(zai)韋(wei)斯(si)科(ke)為(wei)全(quan)球(qiu)的(de)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)熱(re)點(dian)火(huo)試(shi)驗(yan)
，現(xian)在(zai)是(shi)時(shi)候(hou)更(geng)新(xin)這(zhe)些(xie)試(shi)驗(yan)設(she)備(bei)。由(you)於(yu)客(ke)戶(hu)日(ri)益(yi)增(zeng)長(chang)的(de)需(xu)求(qiu)
，我(wo)們(men)還(hai)需(xu)要(yao)提(ti)升(sheng)該(gai)係(xi)統(tong)，以(yi)確(que)保(bao)在(zai)我(wo)們(men)在(zai)火(huo)箭(jian)發(fa)動(dong)機(ji)市(shi)場(chang)的(de)持(chi)續(xu)競(jing)爭(zheng)力(li)。更(geng)高(gao)的(de)精(jing)度(du)、更高的可靠性和更快速的數據轉換是三個主要的開發需求。

為了獲得更好的熱點火試驗結果
，數字數據采集係統是需要升級的基本係統之一，因而我們聯係了NI，尋求意見及協助。我們選擇NIlaiweigaishujuxitongjinxingshengjishiyouyugaigongsiyitigongkekaodeyingjianhechixudekehuzhichierxiangyoushengyu
，erqiegaigongsidechanpinyechenggongdiyingyongyuzhenggehangtianhangkonggongye。erqiehezuogongsidechangqichixufazhanduiwomenlaishuoyehenzhongyao，yinweizheguanxizhejiucaijixitongdeweihuwenti。 

儀器控製和數據采集

熱點火試驗，顧名思義就是火箭發動機處於運行狀態或使用推進劑‘點火’時進行的試驗。我們通常在直徑為2米的真空艙中使用兩級蒸汽噴射器真空發動機進行測試。測試間本身可以模擬>160000英尺（>48768米）的海拔高度，以仿真近太空環境條件。每次點火的持續時間在脈衝模式的0.001秒和穩定狀態（連續）模式的幾個小時之間。

在測試過程中
，我們必須記錄大量數據。這包括使用熱電偶讀取溫度值
、使shi用yong壓ya力li傳chuan感gan器qi讀du取qu壓ya力li值zhi以yi及ji使shi用yong測ce壓ya元yuan件jian讀du取qu推tui力li值zhi。我wo們men將jiang所suo采cai集ji的de數shu據ju進jin行xing解jie讀du
，從cong而er確que定ding發fa動dong機ji的de性xing能neng和he監jian測ce測ce試shi設she備bei和he測ce試shi環huan境jing條tiao件jian。

在點火過程中，我們還必須控製推進劑進入發動機的量
，並將該區域的入口壓力維持在5-24 bar（73-348 psi）。由(you)於(yu)發(fa)動(dong)機(ji)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)相(xiang)對(dui)較(jiao)短(duan)，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的(de)精(jing)度(du)和(he)速(su)度(du)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)
，而(er)且(qie)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)對(dui)於(yu)監(jian)測(ce)和(he)控(kong)製(zhi)這(zhe)種(zhong)具(ju)有(you)潛(qian)在(zai)危(wei)險(xian)的(de)試(shi)驗(yan)也(ye)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)。通(tong)常(chang)情(qing)況(kuang)，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)速(su)率(lv)在(zai)脈(mai)衝(chong)模(mo)式(shi)點(dian)火(huo)下(xia)大(da)約(yue)為(wei)4 kHz，在穩態點火下為1kHz。取決於所執行的測試，我們采用20-30個數據信道。

為了滿足數據采集的要求
，我們選擇了NI CompactRIO係統作為硬件的核心部分。它可兼容所有現有的測量儀器，因此我們使用它來接收、處理和暫時儲存所有原始信息，之後再將這些信息發送給測試工程師。然後，我們在遠程控製室內使用LabVIEW軟件對數據進行解讀，並以數字和圖形方式顯示數據。

我們在韋斯科特進行的很多測試都是使用相同的設備裝置，但將嵌入式現場可編程門陣列（FPGA）集成至CompactRIO係(xi)統(tong)後(hou)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)靈(ling)活(huo)地(di)開(kai)發(fa)硬(ying)件(jian)來(lai)滿(man)足(zu)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)需(xu)求(qiu)。這(zhe)也(ye)適(shi)用(yong)於(yu)熱(re)插(cha)拔(ba)模(mo)塊(kuai)
，必(bi)要(yao)時(shi)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)整(zheng)個(ge)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)更(geng)換(huan)硬(ying)件(jian)和(he)設(she)備(bei)。由(you)於(yu)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)需(xu)要(yao)安(an)裝(zhuang)在(zai)非(fei)絕(jue)緣(yuan)建(jian)築(zhu)內(nei)的(de)真(zhen)空(kong)設(she)備(bei)旁(pang)邊(bian)，因(yin)而(er)該(gai)設(she)備(bei)必(bi)須(xu)能(neng)夠(gou)在(zai)惡(e)劣(lie)的(de)環(huan)境(jing)下(xia)工(gong)作(zuo)。 CompactRIO係統具有較寬的工作溫度範圍
，可以滿足這一要求。

即時可視的溫度監測

在(zai)熱(re)點(dian)火(huo)試(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，我(wo)們(men)還(hai)必(bi)須(xu)密(mi)切(qie)監(jian)測(ce)火(huo)箭(jian)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)溫(wen)度(du)，以(yi)確(que)保(bao)該(gai)溫(wen)度(du)不(bu)會(hui)達(da)到(dao)材(cai)料(liao)的(de)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)限(xian)製(zhi)值(zhi)。這(zhe)一(yi)點(dian)對(dui)於(yu)燃(ran)燒(shao)室(shi)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)
，因(yin)為(wei)燃(ran)燒(shao)室(shi)溫(wen)度(du)可(ke)超(chao)過(guo)1200℃。shibikenenghuironghua，erqiekenenghuifashengbaozha。womenhaijiancelehuojianpenzuidewendufenbu，yiquebaoweiqidexiangduijizhong，bimianchanshengredianyijiweichituilixiaolv。

作為係統連續開發的一部分，我們希望把光學溫度成像也納入客戶數據集內。我們將使用數字溫度傳感相機和Compact視覺係統來密切、即時地監測這些溫度和更準確地記錄數據。

經驗證的成功

jingguoyixiliechenggongshiyan，shengjihoudekongzhiheshujucaijixitongzhengmingshifeichangkekaohezhunque，bingnenggoutigongjishiyouyongdeshujuji。zhetigaolekehumanyidu
，bingshideAMPAC-ISPnenggouzaiyewushangjixubaochijingzhengli。jiyuzaigaohaibashebeisuoqudedechenggongheshujucaijixitongyingjiandekekaoxing，womenyejianggaiyiqizhuangzhiyingyongyuhaipingmianshiyanzhandian，zuijinwomenzaigaizhandianshangceshihecaijiyongyu11,100 N（1.1噸推力）發動機的數據。