光纤光栅(FBG)传感器具有灵敏度高, 测量量程大, 抗电磁干扰能力强, 耐高温能力强等诸多优点, 在爆炸冲击测试领域具有广泛的应用前景。针对空腔爆炸压力变化历程对压力传感器的性能要求, 设计了一种抗冲击FBG压力传感器。传感器采用圆平膜片作为承压面, 利用均匀压力作用下的挠度拉伸FBG产生位移。对传感器的力学模型进行了理论计算, 并进行了有限元仿真, 理论分析与数值模拟计算结果误差小于2%。使用标准压力源对传感器进行了标定, 获得最终的压力灵敏度为545.187 kPa/nm, 线性度相关度为99.998%。根据空腔爆炸现场防护需求, 设计了有效的抗爆防护装置, 并将该传感器成功用于空腔爆炸爆后气体压力变化历程测量, 取得很好的测试效果。

根据爆炸螺栓防护装置对结构尺寸的需求, 设计了一种并联式联接结构的防护装置。 结合爆炸螺栓阶梯状外形, 采用防护挡板吸能变形的方法实现了星上爆炸螺栓的防护。研究了材料应力应变曲线在屈服阶段的特点, 建立了以强度极限为衡量防护是否失效的阈值, 以破坏应变与塑性应变的比值为评价防护装置安全性能的标准。然后, 采用Abaqus/Explicit对防护装置的防护性能进行了碰撞仿真分析。最后, 通过爆炸螺栓解锁试验验证了防护装置的防护性能。碰撞仿真分析表明: 防护螺杆最大应力为897 MPa, 小于该批次TC4材料的强度极限; 最大塑性应变为2.2%, 小于材料许用塑性应变2.6%; 说明该防护装置在爆炸螺栓撞击下未发生破坏, 具有足够的安全系数。爆炸螺栓解锁试验表明: 防护挡板有轻微残余塑性变形, 防护装置各零件结构完整、无破裂现象发生。这些结果说明: 该防护装置结构紧凑, 且能够安全有效地实现爆炸螺栓防护。

针对大视场角航空相机常用的高空分段拼装式光学窗口阶差小的问题, 提出了一种适用于该类光学窗口的防护装置。分析了高空分段拼装式光学窗口的任务需求和高空工作环境, 完成了整个防护装置的设计; 确定了传动机构的参数并对其传动精度进行了分析。最后进行了振动试验和高空环境模拟试验。分析及试验结果表明, 所研制的防护装置基频达到111.9 Hz, 保证了在外界动态载荷作用下的动力学响应; 低温(-56.5℃)低压(5.5 kPa)环境下传动机构运动平稳、可靠, 速度误差仅为1.3%。该防护装置已成功应用于某航空相机, 试验显示其有效克服了高空气动阻力及低温低压环境的影响, 可以作为其他高空分段拼装式光学窗口防护结构设计的参考。