本课题来源于无人机撞击混凝土靶试验项目,试验旨在收集撞击时刻靶体的应力和飞机的过载数据,为核电站防护壳和国家重要建筑物的设计提供理论依据。在碰撞时刻,飞机实时状态下的过载作为试验数据的重要组成部分,需要一套专业的测试系统来收集,因测试时飞机的动态性和环境恶劣性决定了测试有一定的难度。本文基于FPGA控制器利用大容量固态存储介质研制了一套适用于动态、恶劣环境的过载测试系统,旨在收集无人机撞击混凝土靶过程中飞机的过载数据,根据试验环境和数据精度的要求确定了系统设计指标,定位了系统设计的主要研究内容:试验的仿真、软硬件功能的实现、项目中的应用、实测数据的分析。(1)在试验的仿真部分,使用ANSYS/LS-DYNA软件完成仿真,提取了无人机尾部的撞击加速度数据,并以此确定了所选传感器的量程;然后,分析了飞机前端破损区和后端未破损区碰撞混凝土靶时的过载数据,为后续实测数据的验证提供参考的依据。(2)在软硬件功能实现部分,针对测试时飞机动态的特点和数据高精度要求的难点,在硬件部分对主控制器和Flash存储电路做了重点说明;在软件部分对触发信号的消抖、数据缓存FIFO、FLASH的读、写、擦除控制及坏块检测进行了详细的说明,完成了高速大容量测试系统功能的实现。(3)在实际项目的应用部分,介绍了设备在模型机试验中出现的电路被烧、电池损坏、外部传感器干扰严重的问题,并设计了相应的解决方案,在改进后应用于第二次模型机试验,验证了解决方案的有效性;最后,将设备应用于无人机试验中,对比试验前后设备的工作状态,验证了过载测试设备在应用中的可靠性。(4)在数据分析部分,一方面,对设备内部和外部的传感器所测数据做了对比,证实了设备在试验中工作正常;另一方面,对比了实测数据与仿真数据,分析了飞机破损区和发动机区的撞击过载,验证了所测数据的合理性和正确性。