长征系列运载火箭介绍：长征三号系列（四）

长征系列运载火箭介绍长征三号系列（四）陈国华五、制导和控制系统长征三号的制导和控制系统由制导系统和姿态控制系统组成。１．制导系统制导系统采用平台－计算机方案，其任务是发出各级关机（起动）指令，并在二、三级飞行期间进行法向、横向导引计算，将结果输往姿态...     

平台回转情况下的火箭飞行状态计算及其在星光-惯性制导中的应用

本文给出了惯性平台制导系统工作过程中,平台的回转方程与火箭的飞行姿态方程。方程中考虑了惯性制导系统的各种工具误差,可在弹道计算与制导飞行的精确描述中使用。本文还给出了方程的简化形式。介绍了在惯性制导的不同领域内使用这种方程的方法,叙述了星光-惯性制导的弹道跟踪方案及其实现方法以及星光自动瞄准的设想。     

运载火箭全捷联惯性/星光复合制导研究

全捷联惯性/星光复合制导是运载火箭空间快速响应发射的重要途径.针对捷联惯性制导系统中初始定位定向误差、初始调平对准误差及惯性器件漂移等3类主要误差因素,建立了运载火箭的数字平台基准偏差模型和导航误差模型,并提出了一种双星修正策略方案.数值仿真分析了各误差因素对捷联惯性导航精度的影响,并进一步验证了该复合制导方案的可行性...     

低成本运载火箭制导系统

现役的大型运载火箭正朝向能力更大且日益复杂的力向发展.这也为将载荷送入低地球轨道(LEO)的小型低成本运载火箭开拓市场创造了条件.迄今为止,较小的载荷都必须等待时机“驮”在较大的载荷上才能送入轨道.这使得较小载荷的发射主要依赖于大型载荷的发射日期和轨道要求.大型运载火箭用的制导系统都非常精密而昂贵.通常发射小型LEO载荷并不需这样高的精密要求,因此使用价廉的制导系统有助于降低固定成本.佛伦蒂公司已为低成     

导弹制导综述

在过去的20年里,导弹制导设计方案迅速发展,以至于现代导弹可以采用复杂程度不同的制导系统.其中一些导弹,尤其是面空导弹可在同一枚导弹内装上多种制导系统.下面简要地叙述一下目前正在使用的几种主要的导弹制导系统类型.自动驾驶仪 现代化的自动驾驶仪制导系统通常是和其它制导系统例如雷达、指令或红外系统等一起配合使用的.各种自动驾驶仪的复杂程度各不相同,某些自动驾驶仪仅能保证导弹平直飞行,另外一些则还能提供方位制导.一种仅由自动驾驶仪制导的早期飞航式导弹是V-1导弹,它是由德国人在     

迭代制导在运载火箭上的应用研究

迭代制导是直接终端制导，是运载火箭路线自适应制导方法的一种。从20世纪60年代末开始，在运载火箭上得到了广泛的应用。它的主要特点是制导精度高、任务适应性强、箭上飞行软件简单、对地面诸元准备要求相对较低。迭代制导基于火箭自适应制导的基本原理：即对于确定的目标轨道，最优飞行程序是瞬时飞行状态和瞬时视加速度的复杂函数，利用简化形式下最优控制求解的必要条件，对火箭末级的关机时间进行迭代，可以得到一套解析制导方程。基于运载火箭的实际飞行情况，建立了迭代制导的工程计算模型，并结合某型号进行大量的实例计算分析，对迭代制导的制导精度、自适应能力等方面进行研究。     

用于卫星运载火箭的最佳Q制导法

研究一种以最佳Q制导为基础的闭合回路控制逻辑.这种制导系统控制卫星运载火箭沿着二维或三维轨道飞行,以将有效载荷送入指定的圆周轨道.改进后的Q制导算法使用所需的最佳速度矢量,使火箭从现有位置经两次推进加速转移到最终轨道上所需要的总冲减少到最小.所需的速度矢量可以看作是,在经过第一次推进加速后火箭在假想的转移轨道上的瞬时速度.针对这种最佳转移轨道,推导出一种简单明了的Q矩阵表达法,并概要论述大周期和小周期制导算法及形成操纵指令的原理.     

N—I运载火箭第一级数控系统的设计

N-I火箭是日本为开发宇宙而研制的带三个捆绑助推器的三级大型运载火箭,一、二级采用液体火箭发动机,第三级和助推器采用固体火箭发动机。火箭全长32.57米,直径2.44米,总重90.38吨,能将130公斤重的卫星送入同步轨道。它的制导系统采用了无线电制导。用它已发射了几颗卫星、见表1。     

运载火箭动力系统故障下制导控制技术研究进展

动力系统故障是导致运载火箭发射任务失败的最常见原因,从动力系统故障建模、自主制导和容错控制方面,系统地阐述了动力系统故障下运载火箭制导控制技术的研究进展,为发展新型制导控制算法提供了思路。建立了推力下降故障和执行机构故障的数学建模,并对比了国内外先进运载火箭的制导控制性能;总结了动力系统故障下自主制导所涉及的轨迹优化和制导算法;在被动、主动容错控制框架内,回顾了典型的故障诊断、控制重构、容错控制和震动抑制方法;同时,概述了人工智能技术在自主制导和容错控制方面的应用;结合“会学习”的运载火箭概念,讨论了人工智能技术在促进运载火箭自主化和智能化方面的发展趋势,对未来智慧火箭的制导控制技术进行了展望。     

侏儒导弹的三种候选制导方案

本文简要介绍了侏儒导弹的三种候选制导方案——小型浮球平台系统,星光/惯性平台系统和激光陀螺捷联系统及洲际导弹制导系统和惯性器件的发展走势。     

从准确、精确到精益求精——载人航天推动运载火箭制导方法的发展

随着惯性器件精度的提高以及组合导航技术的应用,制导工具误差对火箭入轨精度的影响所占的权重逐渐降低,至交会对接任务,制导方法误差首次超过了工具误差,且仅方法误差一项就已超过了总误差,这促进了制导方法的研究以及迭代制导在我国运载火箭上的应用与推广.本文对运载火箭制导方法的发展进行了回顾,重点对迭代制导的原理、载人运载火箭迭代制导的特点及应用效果进行了介绍.在此基础上针对任务的多样性,对未来交会对接任务的制导方法提出了改进建议.     

90年代运载火箭的开发动向

谋求运载火箭商业化是90年代空间开发的动向之一.当前各国都在改进或研制大型、高效、成本低的运载火箭.90年代运载火箭的开发动向是:重型/中型化;多功能,即不但运送重载荷,还能运送大尺寸载荷;成本低;时效好,为此欧洲推出了现有型号的群集组装方案;灵活性,采用载荷适配器,一箭多星/多载荷发射方式将更为普遍.大型运载火箭的另一发展趋势是级数不断减少.最后详细介绍90年代的各种运载火箭的性能和开发动向.     

大力神ⅢC运载火箭制导系统

大力神ⅢC 的制导系统采用平台计算机方案,是大力神Ⅱ导弹惯性制导系统的改型。美国空军最近决定用大力神Ⅲ运载火箭制导系统的改型替换大力神Ⅱ导弹正在使用的制导系统,因此武器和运载工具制导系统的互换性是可行的。     

环形激光陀螺仪制导与控制系统已步入空间系统

本文介绍了现有一次使用的运载火箭的制导与控制的途径及概况;环形激光陀螺仪的主要特性;以及最上级激光惯性导航系统。     

长征三号甲系列运载火箭高适应性发展——从总体与导航制导控制的视角

从总体与导航制导控制的视角,对长征三号甲系列运载火箭发展与成就进行了分析和小结。长征三号甲系列运载火箭,在长征三号运载火箭解决我国发射高轨道卫星有无问题的基础上,历经基本能力、适应能力、高适应能力的发展,具备了高轨道大型卫星运载能力,突破了从单一轨道面到三维空间各种轨道发射、从高轨卫星转移轨道到工作轨道发射、从地球轨道到地月轨道发射以及从航天技术试验到高可靠工程应用发射等关键技术,使我国运载火箭整体能力取得了地球全轨道发射、星际轨道发射等跨越发展。航天重大工程和国际商业发射表明,该系列运载火箭已进入世界高轨道航天器发射的运载火箭前列,并奠定了进一步开拓发展的基础。     

微型导弹捷联光学制导信息提取方法研究

微型导弹体积小、成本低、精度高,可用于近距离攻击低小慢目标和地面人员车辆,采用捷联可见光导引头制导是比较合理的方案,因此高精度捷联制导信息的提取成为关键.为获取更高精度的制导信息,需要改进提取方法.匹配滤波理论是在考虑传感器不同的动力学特性情况下的一种信息融合方法,依据传感器动态特性进行信息匹配的方法提高制导信息提取精度.首先建立捷联光学成像导引头及其在制导控制系统中的简化模型,依据导引头上各种传感器主要指标,及匹配滤波的原则,推导出相位匹配器.最后,对匹配后的系统提取制导信息,并参与制导系统半实物测试,对比传统惯性滤波器与相位匹配滤波器的效果.结果说明在相位匹配滤波的提取方法获得的视线角速率精度比传统惯性滤波提取方法提高了1倍.     

基于随动平台的天文-惯性复合制导系统在弹道导弹上的应用研究

详细介绍了基于随动平台的天文-惯性复合制导系统的原理.研究了随动平台跟踪星体的机理;推导了控制随动平台转动所需的计算公式;讨论了星体跟踪器对平台误差角的观测过程;导出了星体跟踪器的测量输出与平台误差角之间的数学方程.仿真结果表明,天文-惯性复合制导系统可以有效地修正导弹的初始定位定向误差及初始对准误差.该系统精度高,可行性强,特别适合在机动发射的弹道导弹上使用.     

美国的大型运载火箭

60年代以来,美国研制了10余种一次性使用运载火箭.在70年代末航天飞机发射成功后,美国曾忽视一次性使用火箭的发展.但航天飞机有其固有缺点,不能完全满足未来空间开发的需求.特别在“挑战者”号失事后,美国调整了其航天政策,重新起用和改进现有运载火箭,并着手研制下一代更大型的火箭.大型化和提高经济效益是今后运载火箭发展的重要趋势.一直到下一世纪,一次性使用运载火箭都将和航天飞机并行发展.运载火箭的另一发展动向是降低使用成本,这包括客货分开运输、采用烃类发动机和减少级数、增大火箭直径.     

挤压式低温上面级的制导和控制系统的初步设计

未来运载火箭的结构应具有效能高、重量小、造价低的上面级。本文提出了一种惯性制导、挤压式低温上面级的制导和控制系统的初步设计。这种上面级采用了双推力发动机方案,在飞行的漂移段和动力段都能产生足够的推动力。该方案需要一项独特的控制系统设计以提供必要的飞行稳定性。惯性制导系统与箭上飞行计算机相结合为这一先进的推进系统提供了完全自动控制的能力。     

初始对准误差对惯性制导误差影响的简化算法

惯性制导系统初始对准的主要任务是精确确定载体坐标系和制导坐标系之间的初始方向余弦矩阵和载体的初始速度。惯性制导的精度在很大程度上取决于系统初始对准的精度。本文基于初始对准误差引起的惯性导航误差模型,针对近程战术武器系统,在一定精度范围内,忽略引力变化和发射时载体的初始速度,推导出初始对准误差对惯性制导误差影响的简化算法。该算法具有模型清晰,计算简便,易于使用的特点,避免了繁琐的运动学建模和编程计算过程,并且为在项目论证阶段不具备完备的总体数据支持的条件下,进行初始对准精度指标分配提供了理论依据。并经仿真验证,简化算法具有一定的精度。