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中国自主航空电磁勘查系统实现六大突破(图)

主持该系统研发的中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(简称“物化探所”)几代地质科研人员,以研发我国自主产权的航空物探装备为己任,孜孜以求,潜心钻研,终于研制出具有我国自主知识产权的空中找矿利器——时间域固定翼航空电磁勘查系统样机。

  由于时间域航空电磁系统改装对固定翼飞机气动外形影响巨大,且每一项细小的改装设计都会直接影响飞机的安全及性能,此类改装难度极大,在国内航空界尚无先例。但科研人员还是啃下了这块“硬骨头”,解决了系列难题,并获得软件著作权3项,申请发明专利6项,已获批1项,申请实用新型专利3项,已获批2项。

  ——时域航电仪硬件研发获得多项原始创新。鉴于国产Y12Ⅳ型飞机只能提供约5.6kW供电量、800kg商载给时间域系统使用。供电量及商载仅为国外同类系统的约67%和57%,使得实现与国外系统相当的大磁矩发射异常困难。课题组查阅大量国内外文献资料,从相关领域的大功率应用中汲取有益技术信息,研发了超级电容间歇充放电、组合波发射等专利技术,攻克了大磁矩发射的技术难题。通过电子线路仿真分析及计算,研发出组合波发射技术,解决了上升沿、下降沿及波形可控难题,实现了近似方波发射;研发了超级电容器升压供电技术,解决了大电流发射难题,实现最大600A峰值电流;研究了过压、过流、过热保护技术,解决了大功率长时间发射可靠性、稳定性难题;发射机采用3D实体设计技术,实现了模块化组装调试,样机制造工艺水平得到保证。

  ——顺利完成集成调试及半航空试验。开展了地面集成调试和测试,以及发射、接收、数据收录等分系统在不同温度环境下(-5℃—35℃,野外条件)长时间工作(≥5小时)的稳定性、可靠性试验。成功开展了地面大磁矩发射、空中接收的偶极—偶极形式半航空试飞试验,接收、数据收录分系统在航空条件下工作可靠稳定,无仪器故障返航;接收吊舱飞行平稳,气动设计得到了验证;共飞行7架次约12个飞行小时,取得了230GB的宝贵试验数据。理论计算表明,当噪声水平为140ppm时,系统可探测到接收吊舱下方500米处水平产状良导体引起的异常。时间域航空电磁系统空中样机的各项性能指标,经半航空验证满足设计要求,具备了开展固定翼全状态空中调试、性能验证试飞的能力。

  ——二三维正反演创新研究方法。完成了固定翼时间域航空电磁数据的滤波去噪、地形起伏影响处理和飞行姿态校正等预处理方法研究,形成了一套固定翼时间域航空电磁正反演与成像软件。

  ——攻克核心及关键技术。该研究掌握了固定翼时间域航空电磁勘查系统研发的十项核心和关键技术:一是固定翼时间域航空电磁系统设计技术;二是三分量宽带感应线圈传感器技术;三是三分量宽带长距离接收技术;四是超级电容循环储能充放电技术;五是大磁矩波形可控稳流发射技术;六是时间域全波形实时同步数据收录技术;七是时间域专用飞机改装技术;八是接收吊舱气动外形及传感器动稳避振技术;九是时间域数据预处理技术;十是快速一维飞行高度同时校正反演技术及基于扩散深度的CDI成像技术。

  在结题验收时,专家组指出,项目研发的大勘探深度时间域固定翼航空电磁勘查系统样机拥有我国自主知识产权,科研人员取得了很大的创新性成绩,在相关技术领域填补了国内空白。

  科技发展,贵在创新,难在创新。时间域固定翼航空电磁勘查系统的研发成功,提高了我国在航空物探领域的创新能力和技术进步,打破了国外在该领域对我国的技术封锁,不仅大幅提高我国矿产勘查和深部找矿的勘探深度、精度、效率和效果,而且将推动相关领域和行业技术进步,用实际行动推动“创新驱动发展”战略。物化探所也成为我国时间域固定翼航空电磁勘查系统研发的旗手。

  经过50多年的技术和人才积累,物化探所在航空物探领域培养和锻炼了一支理论基础扎实、实践能力强的队伍,形成了产、学、研、用结合的研发模式,引领我国走在时间域航空电磁法方法技术研究的前沿。

  百尺竿头,再进一步。物化探所所长韩子夜表示,物化探所将在相关部门的大力支持下,瞄准国家所需,继续加强航空物探方法技术的研发,将物化探所打造成我国航空电磁法方法技术的研发、推广基地,为使我国航空物探达到世界领先水平而努力。(王中义 王路阔 操秀英)

  • 责任编辑:常晓宇

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