应用背景：一次机会，不能重来

航天飞行试验具有成本高、周期长、不可重来的特点，一次任务往往汇集了大量人力、物力和时间投入。
一旦试验失败，飞行全程数据——尤其是最后几秒的数据，是进行问题归零、复盘分析、改进设计的关键依据。

在实际飞行过程中，记录仪需要面对：

  • 从地面到近临空空间下方，跨越近百公里高度差
  • 温度、气压剧烈变化，对电子器件工作温度和气密性提出极大挑战
  • 发射、爬升、分离等阶段的强烈振动与冲击
  • 落地/溅落瞬间可能出现的极高 g 级冲击
  • 穿越电离层和复杂空间环境带来的严重电磁干扰

在这些条件下，仍然要做到：不断电、不死机、不丢关键数据，这对数据记录系统是一次全方位考验。

环境挑战与技术难点

1. 高度与温度、气压剧变

飞行器从地面起飞至近临空间下方，高度变化可达几十至近百千米，伴随而来的是：

  • 外界温度从常温到极低温的变化
  • 气压急剧降低，可能导致器件散热与封装应力问题

记录仪需要具备：

  • 宽温工作能力
  • 对热循环、温度冲击的适应能力
  • 对器件选型与 PCB 布局的严格把控

2. 高振动与复杂机械环境

飞行全程中存在多种振动源：

  • 发动机/发动机舱振动
  • 结构共振
  • 分离、姿态调整等带来的突变载荷

这对记录仪提出要求：

  • 电路设计需考虑长时间高振动下的焊点可靠性
  • 器件选型需要保证机械强度与耐振性
  • 结构设计必须避免局部应力集中、插接件松动等问题

3. 落地瞬间高 g 冲击

在飞行试验出现意外、飞行器失效或按预定方式回收时，落地/溅落瞬间可能产生极高 g 级冲击。

技术挑战包括：

  • 在强冲击瞬间，电路仍需尽可能保持工作，记录下最后几秒关键数据
  • 记录仪的机械结构需要特殊设计，尽量避免因外壳变形挤压核心电路
  • 即使电路本身损坏，也要尽量保证存储单元的物理完整性，为后期数据抢救保留条件

4. 强电磁干扰环境

飞行器穿越电离层及各类复杂电磁环境时，可能遭遇：

  • 电磁脉冲、空间辐射
  • 高功率通信/测控设备的辐射干扰
  • 车（舰）载平台上其他电子设备的耦合干扰

记录仪在此环境中需具备：

  • 良好的 EMC/EMI 设计
  • 接口与电源侧的滤波与防护
  • 可靠的接地与屏蔽策略

抗高过载数据记录仪的设计思路

针对上述极端环境需求，我们的抗高过载数据记录仪（如 JR100 系列）在以下方面进行了专门设计和优化：

1. 器件选型与电路设计

  • 采用宽温工业/军工级器件，保证在低温与温度变化条件下仍能稳定工作
  • 关键路径采用冗余设计或裕量设计，减少边界状态下的失效风险
  • 布局布线中充分考虑振动与冲击条件下的焊点与连接可靠性

2. 结构与机械防护设计

  • 核心电路与存储单元采用“刚柔结合”的缓冲设计，降低冲击直接传递
  • 通过合理的壳体结构与内部支撑，避免外壳受力后直接压迫PCB
  • 机械结构在设计阶段就针对高过载工况进行明确定义和仿真验证

3. 存储单元保护与数据抢救

  • 在机械与电子层面对存储单元进行重点保护：“电路可以牺牲，数据尽量保住”
  • 即便在极端冲击下电路部分不可逆损坏，也尽量保持存储器物理完整，为后期数据抢救创造条件
  • 支持标准接口和文件系统，便于在实验室环境中进行数据恢复与分析

4. 抗干扰与电磁兼容设计

  • 电源与信号链路中加入多级滤波与防护设计
  • 接口采用电气隔离与合理的接地、屏蔽策略
  • 整机通过严格 EMC/EMI 测试，确保在强干扰环境下仍能正常记录数据

标准实验验证与报告支持

为了将“设计指标”真正转化为“工程能力”，我们在产品定型过程中，配套了完整的试验体系，包括但不限于：

  • 高低温与温度循环试验
  • 振动试验（正弦 / 随机，按相关标准执行）
  • 冲击试验（短时高 g 冲击，按任务需求设定指标）
  • EMC/EMI 相关试验

试验过程严格按照相关标准执行，能够提供：

  • 标准化试验流程记录
  • 完整试验数据与结果分析
  • 正式试验报告，用于用户项目评审与质量体系归档

依托这套试验体系，我们已多次参与航天飞行试验任务，并取得良好实际表现。

典型应用案例

案例一：某商业航天企业——替代传统“黑匣子”的抗高过载记录仪

应用背景

某商业航天企业在新一代飞行试验任务中，希望在保证可靠性的前提下：

  • 减小“黑匣子”体积与重量
  • 降低整套记录系统成本
  • 提升接口灵活性和数据处理能力

我们的方案

  • 采用抗高过载数据记录仪替代传统航天“黑匣子”方案
  • 通过器件选型、结构设计和固件优化，满足其极端环境下的工作需求
  • 在保证抗高过载能力的前提下，进一步优化体积与功耗

实施效果

  • 实测表明，在飞行任务中记录仪运行稳定，完成全程数据记录任务
  • 与传统方案相比，实现了更强性能、更小体积和更具竞争力的成本
  • 客户在后续多次任务中持续采用该方案，形成稳定合作

案例二：某航空物流运输企业——全程飞行数据监测与追溯

应用背景

某航空物流运输企业需要对关键运输航线进行全程飞行数据记录，包括：

  • 关键状态参数与环境数据
  • 起飞、巡航、降落阶段的工况变化
  • 作为安全分析与事后追溯的重要依据

我们的方案

  • 在关键设备/舱段中部署抗高过载数据记录仪
  • 利用多通道接口接入飞控/监控系统数据
  • 通过大容量存储，实现多航程数据的连续记录

实施效果

  • 实现了对指定航线的全程、长期、连续数据记录
  • 数据用于运行质量分析、异常工况评估与保障系统优化
  • 方案在后续更多机队与航线中逐步推广应用

案例三：某无人机企业——更小更轻的长航时数据记录方案

应用背景

某无人机企业在新一代平台设计中，对载荷提出：

  • 更小体积与更轻重量，以提升航时和任务能力
  • 在复杂飞行环境下保持稳定数据记录

我们的方案

  • 为其提供小型化抗高过载数据记录仪，兼顾体积、质量与可靠性
  • 按照无人机平台的结构空间，优化安装方式与接口布线
  • 结合任务需求，配置适合的数据采样与存储策略

实施效果

  • 实现了更轻、更小的记录模块集成，提升了整机可用载荷与航时
  • 在多次飞行测试中，记录仪稳定工作，完整记录关键数据
  • 客户在后续型号与改型项目中继续采用该方案

总结与选型建议

在航天飞行试验、航空运输与无人机等极端环境应用中，抗高过载数据记录仪的价值主要体现在：

  • 为一次性、高成本任务提供可靠的数据记录“保险”
  • 为试验失败时的归零分析保留最后的关键证据
  • 为平台性能优化与安全评估提供长期、连续的数据支撑

结合本案例中的应用经验：

  • 若主要需求是工业现场/一般环境，可优先考虑 IR100 / IR200；
  • 若在一般环境基础上对保密安全有要求，可考虑 CR100；
  • 若应用涉及高过载、高振动、高低温、复杂电磁环境，建议选用抗高过载数据记录仪（如 JR100 系列）作为核心数据记录单元。

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