为了实现高敏捷、高精度探空火箭箭头平台的分布式探测功能, 设计了载荷气动式分离释放装置。对该装置的模块化便捷式装配、高可靠夹紧与高精度分离兼容性设计、大范围推力连续覆盖等进行了研究。首先, 将箭头平台总体任务需求分解为夹紧固定、可靠释放等设计输入, 完成具有锥形高精分离、尺寸微调、非均等接触等特点的装置总体设计方案。接着, 以现有工业元件冲击薄形气缸货架产品为主, 进行满足功能性低成本选型优化设计。然后, 针对装置总体设计方案, 对串联式薄形气缸驱动分离释放装置进行地面原理样机功能性验证试验。最后, 通过对装置运动学模型数值仿真模拟, 得出满足分离精度的工程实际装配误差参考数值5 mm。结果表明: 该装置可在实际气压作用下正常分离释放, 且具备优于0.05°的分离释放精度。基本满足箭头平台载荷高精度空间分布式探测需求, 且分离精度可依实际再行提高。

在介绍双臂式电场仪探测原理的基础上，给出了子午工程探空火箭搭载的双臂式电场仪的具体设计.为了降低探针的不对称和不一致性，采用了铝制球形探针设计，使用石墨涂层以减少表面不均匀性，并采用独特的外形设计来消除支撑臂阴影影响；在信号处理部分，为了能提高系统动态范围，采用了分频段处理的方法.最后，结合整体系统设计的需要提出了几点误差考虑，并给出了系统性能测试结果.所设计的电场仪带宽0～5 MHz，直流探测范围为0.1 mV/m～±1 V/m，交流探测范围为10 μV/m～50 mV/m，可以实现对电场强度为0～±1 V/m的空间电场进行二维测量.