国际首次采用大型翼伞可控回收火箭助推器——助推器精确回收飞行试验圆满成功

正2021年6月3日,北京空间机电研究所研制的助推器大型翼伞回收系统搭载"长征三号乙"运载火箭进行了首次飞行试验,助推器与火箭芯级分离后,国内最大的翼伞(300m~2)控制4t级助推器朝预定着陆点机动飞行,降落在安全区域内,飞行试验取得圆满成功。近年来,随着中国航天的迅猛发展,运载火箭进入高密度发射期,运载火箭分离体落区安全控制问题愈发受到关注。翼伞精确回收是利用翼伞优良的滑翔能力和可操纵性,通过自主归航控制实现载荷的精确定点回收,还可通过"雀降"操纵实现安全无损着陆,是一种高效、     

火箭助推器翼伞回收动力学仿真与试验分析

翼伞具有良好的滑翔性、操纵性和稳定性,能够解决火箭助推器落点散布大导致的安全性问题。为对翼伞回收系统和控制系统进行优化设计,以基于可控翼伞回收技术的火箭助推器–控制平台—翼伞多体飞行系统为研究对象,采用拉格朗日乘子法建立了三体组合10自由度多体动力学仿真模型,考虑了翼伞的表观质量特性和火箭助推器的气动力影响,对某次空投飞行试验进行了动力学过程仿真重建,通过仿真与试验的对比分析飞行机理和系统性能。分析结果表明,翼伞系统间存在多体相对运动,必须采用多体动力学模型进行研究;机动飞行时,火箭助推器与翼伞间的相对运动角度并不大,而且火箭助推器的大尺寸对相对偏航运动的影响也并不显著;航向跟踪误差主要来自操纵效率低,在小角度航向跟踪误差时,需提高操纵控制增益。研究成果可以为翼伞系统的工程设计与应用提供参考。     

可控翼伞的飞行控制程序设计与运动仿真

文章介绍可控翼伞飞行控制程序的设计。以提高落点精度和减少操纵量为准则 ,设计了分阶段的归航控制程序 ,该程序中的关键参数运用仿真优化方法得以确定。为验证和改进翼伞飞行控制程序 ,构建了翼伞归航的可视化仿真环境。该仿真环境可以给出在设定条件下归航的仿真结果 ,包含翼伞系统运动轨迹的显示和统计分析结果 ,同时能直观地显示翼伞系统在三维场景中的归航过程。     

可控翼伞的飞行控制程序设计与运动仿真

文章介绍可控翼伞飞行控制程序的设计。以提高落点精度和减少操纵量为准则，设计了分阶段的归航控制程序，该程序中的关键参数运用仿真优化方法得以确定。为验证和改进翼伞飞行控制程序，构建了翼伞归航的可视化仿真环境。该仿真环境可以给出在设定条件下归航的仿真结果，包含翼伞系统运动轨迹的显示和统计分析结果，同时能直观地显示翼伞系统在三维场景中的归航过程。     

运载火箭助推器伞控回收方案及安全性分析

近年来民营航天公司在火箭回收技术上取得了巨大的突破和成功,受到了广泛关注,各国各种先进回收技术和方案也在验证中,我国也已加速开展回收方案论证和试验验证。提出了一种简单可靠、子系统成熟、成本低廉且具备快速搭载飞行试验演示验证条件的回收方案,该方案采取伞降减速、翼伞落点控制及支腿着陆防护的方式回收助推器,可以作为我国火箭回收工程实践的第一步,为后续回收技术研究和实践积累经验和数据。通过助推器分离仿真分析、再入过程气动计算及姿态仿真计算表明助推器回收方案不影响主飞行任务安全性,再入回收过程可控,具备工程实施的可行性。     

用于无人机精确着舰的翼伞归航控制方法

舰载无人机是未来的发展趋势,无人机如何能够精确安全着陆在小型舰船是亟需解决的关键技术。文章介绍了一种采用可控翼伞实现无人机精确着舰的回收方法,在传统的翼伞分段式归航控制方法的基础上,设计了一种带末段修正的改进型归航控制方法,有效提高了翼伞归航精度;再结合受控动目标协作控制方法,实现翼伞载无人机的精确着舰。文章建立了归航控制航迹规划模型,通过MATLAB软件进行了仿真分析,验证了控制方法的可行性,并与传统的分段归航控制方法进行比较,证明了该方法可显著提高着陆精度。     

基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计

为满足运载火箭轨道作业段遥测全帧码流中有效载荷姿态、冲击、速率等关键信息参数的挑路、帧重构及传输的需求，提出了一种基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计。本文在通过COMSOL仿真软件对系统双臂螺旋天线在轴向工作模式下的散射参数(Scatter参数，S参数)和远场辐射方向图进行电磁波、频域及重力场耦合仿真分析的基础上，选择了385 MHz、4.77 GHz频段作为主、备份频段进行天基遥测数据的传输，最后在整箭模拟飞行测试中进行了天基遥测系统空间衰减等效实验。实验结果表明，地面天基检测站“捕获”、“载波”、“帧同步”、“符号同步”功能正确，精准完成了箭载天基遥测系统状态锁定，近地轨道处遥测数据传输速率稳定保持在1.2 Mbps,系统链路余量充裕，与现有系统相比同等条件下的箭地通信速率提升比至少达到了76%。     

火箭飞行异常遥测天线实时跟踪角度预测研究

针对火箭飞行异常下的遥测天线继续实时跟踪难的问题,提出一种飞行异常后的实时跟踪角度的预测方法。首先介绍几种常用坐标系以及坐标系之间的转换关系,并将火箭飞行异常后的运动简化为考虑惯性速度的自由落体运动,给出自由落体速度模型和实时跟踪角度的计算方法步骤。设计仿真实验,验证方法的有效性,可以作为火箭飞行异常后遥测天线实时跟踪角度预测的有效参考。     

基于能量约束的翼伞系统分段归航设计与仿真

针对翼伞系统的基本飞行特性和良好的可操纵性,采用分段设计的思想对翼伞系统的归航轨迹进行规划.根据各分段轨迹之间的几何关系,将航迹规划问题转变为对设计参数的寻优问题.实际系统所能提供的能量是有限的.因此,在目标函数中加入控制能量的约束.运用改进的粒子群算法对目标函数进行求解计算,得到整个归航轨迹的设计参数.仿真结果表明:...     

翼伞归航准则及测风原理探讨

翼伞作为一种新型气动力减速器日渐受到空间回收技术重视。文中给出了具有非比例自动归航控制的翼伞系统的归航准则(考虑到风的影响)以及利用GPS测量数据计算风场的公式。     

翼伞精确定点着陆归航方法研究

文章介绍一种翼伞精确定点着陆归航的方案 ,按高度将归航过程划分为 6个阶段 ,给出了每个阶段的制导算法 ,讨论了系统的稳定性并给出结论。     

可控翼伞伺服机构（单电机）的微机控制

可控翼伞后缘有二组操纵绳，控制它可以改变翼伞飞行方向，实现定点回收。国内、外通常使用二个电机分别进行操纵控制。为了提高系统的性能指标，减少部件，探讨了单电机进行双边操纵的方案，设计了由微机，功率输出接口，电机参量输入传感器，操纵量和限位置数装置等组成的伺服控制系统。     

可控翼伞伺服机构(单电机)的微机控制

可控翼伞后缘有二组操纵绳,控制它可以改变翼伞飞行方向,实现定点回收。国内、外通常使用二个电机分别进行操纵控制。为了提高系统的性能指标,减少部件,探讨了单电机进行双边操纵的方案,设计了由微机、功率输出接口、电机参量输入传感器、操纵量和限位置数装置等组成的伺服控制系统。该系统通过大量的试验以及翼载空投试验,证明了它具有可靠性高、功能全、抗干扰性强等优点。为回收应用微机技术做了初步的尝试。文中主要介绍微机操纵控制系统的硬件、软件设计。     

风云二号应答机简介

风云二号测控应答机是风云二号卫星定点前的唯一测控通道,卫星定点后是卫星工程测控的主要通道。在地面测控站的配合下,完成卫星的火箭飞行段轨道的测量及传送遥测信号;过渡轨道、准同步轨道、定点轨道段的跟踪测轨任务。 风云应答机按国际C统一测控体制工作。互为备份的两台应答机工作在不同的频点上。两台应答机由行波管放大器提供的下行发射功率为4W。定点前两台应答机同时工作,定点后其中一台工作,一台关机备份。两台应答机工作状态可通过地面指令切换。应答机主机工作原     

一种有效载荷地面测试系统星地时间的同步方法

针对有效载荷地面测试系统难以适应卫星有效载荷工作模式快速切换的问题,文章提出了一种有效载荷地面测试系统星地时间的同步方法。该方法利用测试局域网中卫星遥测帧广播的频率实现了星地时间的同步,根据遥控指令使地面测试系统准确切换状态以配合有效载荷的测试。星地时间的同步为地面测试系统的状态记录提供了时间标志,可作为有效载荷数据判读的输入条件。此方法易于实现,通用性强,可为有星地时间同步需求的地面测试系统提供设计参考。     

可控翼伞单电机伺服机构微机控制

可控翼伞后缘有二组操纵绳,控制它可以改变翼伞飞行方向,实现回收体在预定点(区域)着陆和回收。通常使用二个电机分别进行操纵控制。为了提高系统的性能,减少部件,探讨了单电机进行双边操纵控制的新方案。文中主要介绍微机操纵控制系统的硬件、软件设计。     

翼伞系统分段归航轨迹的优化设计

如何有效利用翼伞系统自身的可操作性来规划归航轨迹 ,一直是研究人员关心的问题。近来 ,分段设计的方法以其计算简单、轨迹可知和工程实用的特点而备受关注。从六自由度动力学建模和仿真入手 ,分析了翼伞系统飞行的基本特性 ,在此基础上进一步简化了模型。然后详细介绍了一种分段优化设计翼伞轨迹的思想和各阶段的特点 ,仿真试验结果表明此方法是可行的。     

美国蓝源公司实现火箭助推器重复使用

正2016年1月,美国新兴航天企业蓝源公司利用回收后的火箭助推器成功发射"新谢泼德"亚轨道试验飞行器,并再次完成助推器地面垂直回收,实现了航天史上首次真正意义的同一枚液体火箭助推器的重复使用,向探索低成本航天发射的道路迈出了重要一步。1.回收后的"新谢泼德"再次完成垂直着陆。"新谢泼德"亚轨道试验飞行器于2015年4月首飞,至今共进行3次飞行试验,除第一次助     

可控翼伞单电机伺服机构微机控制

可控翼伞后缘有二组操纵绳，控制它可以改变翼伞飞行方向，实现回收体在预定点（区域）着陆和回收。通常使用二个电机分别进行操纵控制。为了提高系统的性能，减少部件，探讨了单电机进行双边操纵控制的新方案。文中主要介绍微机操纵控制系统的硬件、软件设计。     

翼伞系统分段归航轨迹的优化设计

如何有效利用翼伞系统自身的可操作性来规划归航轨迹，一直是研究人员关心的问题。近来，分段设计的方法以其计算简单、轨迹可知和工程实用的特点而备受关注。从六自由度动力学建模和仿真入手，分析了翼伞系统飞行的基本特性，在此基础上进一步简化了模型。然后详细介绍了一种分段优化设计翼伞轨迹的思想和各阶段的特点，仿真试验结果表明此方法是可行的。