美国重复使用单级火箭运载器技术的新进展

１９９４年８月美国总统克林顿签署颁布了新的“国家航天运输政策”，指出“利用美国航天运输能力来保证可靠的和在经济上可承受的通向空间的途径是美国航天计划的基本目标”。为此，提出发展下一代可重复使用的航天运输系统。１９９５年美国对重复使用运载器（ＲＬＶ）...     

欧洲可重复使用运载技术发展综述

欧洲采用了两种方式降低航天运输成本、增加竞争力。一是改进以阿里安-5为主的一次性使用运载火箭，提高其安全性、可靠性并降低成本；二是研制新的可重复使用运载器(RLV)及其相关技术，目前正在研究和论证过程中。从20世纪90年代开始，欧空局(ESA)协调各成员国开展了一系列RLV的研制活动，从未来欧洲空间运输研究计划(FESTIP)、未来运载器技术计划(FLTP)，到先进可重复使用运载器计划(PEARL)，直至目前的未来运载器准备计划     

国外可重复使用运载器近期进展

2004年以来,国外有关航天运输的新计划、新构想和新方案纷纷出炉,令可重复使用运载器（RLV）的研制活动新意倍添、亮点不断.     

国外航天运输系统发展态势分析

正近年来,世界各国越来越重视航天领域的发展,鼓励政策密集出台,大大促进了产业和技术的进步。航天运输系统作为所有航天和空间活动的基础,更是受到了大众的广泛关注。航天运输系统是将载荷从地球送入轨道的运输工具,可以分为一次性运载火箭和重复使用运载器两大类。其中一次性运载火箭是人类当前进入空间的主要途径,不过重复使用运载器也在快速发展,而且正在成为重要的趋势。另外,新方案、新技术的研发和应用也预示着某些潜在的发展方向和路径,为航天运输系统的远期发展提供更多可能性。     

美国综合航天运输计划概述

□□1998～1999年，美国航宇局（NASA）牵头进行了航天运输体系研究（STAS）工作，并在此基础上提出了一项新计划——综合航天运输计划（ISTP）。ISTP规划了未来四五十年内美国全部的航天运输计划，主要包括航天飞机安全改进计划、第2代可重复使用运载器（RLV）计划和第3代及其     

基于STM32的可重复使用运载器闭环仿真系统

针对验证可重复使用运载器关键控制技术的需求,提出了一套基于STM32的可重复使用运载器闭环仿真系统。基于该套平台,对系统的总体方案、硬件平台设计、软件开发及设计进行了重点论述,实现了箭上测量单元、计算机单元、执行单元及地面测发控单元的模拟。通过仿真试验验证,完成了可重复使用运载器制导、导航及姿控算法等关键控制技术的验证。结果表明：所开发的闭环仿真系统设计合理,系统实时性好,可靠性高。可为可重复使用运载器大型试验奠定基础,缩短研制周期。     

国外新型可重复使用飞船特点分析和未来发展

目前,世界各国积极开展新型可重复使用飞船的研制或研究论证,美国和俄罗斯的新型载人航天器都取得了一定的进展。美国航空航天局(NASA)的"猎户座"(Orion)飞船将作为"国际空间站"(ISS)乘员救生艇继续发挥作用;美国商业公司积极发展新型可重复使用航天器,主要包括太空探索技术(SpaceX)公司的"天龙座"(Dragon)飞船和波音公司的乘员航天运输-100(CST-100);俄罗斯正在执行"新型载人航天运输系统"(PPTS,也称为PTKNP)计划,研制新一代飞船。     

霍托尔空天飞机近况

载人航天飞行始于本世纪六十年代,那时,英国的工业部门也制定了许多方案,但都只是“纸上谈兵”。最近两年来,英国宇航动力公司、空间和通信公司制定了研制一种单级、不载人、可重复使用运载器的计划,它不仅是创造性的航天运载器,而且可获得较好的飞行效果。最终,这种航天运载器将改成能把宇航员和乘客送入轨道的运输器。这种运载器被命名为“HOTOL”,即:水平起落式空天飞机。人们预测,用这种空天飞机发射卫星比使用美国的航天飞机     

俄快船号有可能取代美航天飞机

2004年年底,俄罗斯能源火箭航天公司（RKK）透露了下一代重复使用的航天轨道器——快船号（Kliper）的详细计划。这是俄罗斯自暴风雪号航天飞机（与美国航天飞机相类似）以来第一次打算建造的新型载人航天运输器。暴风雪号因1992年当时苏联经济面临崩溃而放弃。     

基于RLV飞行过程的氢氧发动机参数设计模型

为了考察氢氧发动机参数选择对可重复使用运载器性能的影响,基于氢氧发动机参数建立了可重复使用运载器入轨飞行过程的计算模型,包括运载器运动方程、飞行控制条件和质量模型,研究了发动机混合比对运载器飞行参数和运载器质量的影响规律.在运载器总质量恒定的情况下,随着发动机混合比由4增大到14,推进剂质量和发动机质量先减小后增大,储箱质量减小,三者的综合效果使得有效载荷质量先增大后减小.      

航天器任务规划中资源约束的可分配处理方法

面对深空探测过程中环境的不确定性和扰动,航天器需要利用任务规划技术实现自主控制。航天器应用规划算法时,需要考虑到执行活动时满足的时间约束和资源约束。通过分析资源约束之间的关系,提出了可重复资源在规划执行时的可分配处理方法,和判断资源变量是否满足的可分配性条件。通过航天器仿真算例,验证了可重复资源的可分配处理方法在规划执行时的有效性。     

中国返回式航天器发展途径探讨

返回式航天器从一次性使用向多次重复使用的发展,从技术角度看是合乎逻辑的。从技术和经济分析,中国如果发展载人航天器,则不宜发展航天飞机,应该发展载人飞船。中国发展返回式重复使用的飞船式航天器是适宜的。中国宜于继续发展一次性使用的区域着陆和允许无害受损的返回式卫星,发展返回有效载荷重复使用技术。     

可重复使用运载器递归积分滑模姿态控制方法

针对存在模型不确定和外部干扰的可重复使用运载器再入段姿态控制问题,提出了一种基于自适应滑模干扰观测器的递归积分滑模控制方法。首先,基于可重复使用运载器再入段姿态运动模型,建立了面向控制的模型;其次,设计了自适应滑模干扰观测器,以精准估计和补偿由模型不确定和外部干扰构成的复合干扰;然后,基于递归思想设计了一种新型递归积分滑模控制器,利用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的有限时间稳定性;最后,数值仿真结果验证了该方法具有较强的鲁棒性和较快的收敛速度。     

基于ESO的可重复使用飞行器积分滑模控制器设计

考虑参数不确定和外界干扰对姿态控制的影响,开展基于扩张状态观测器(ESO,extended states observer)的可重复使用飞行器姿态控制研究.首先,对飞行器运动模型进行描述,在合理假设条件下,得到面向控制器设计的纵向和横侧向姿态模型;其次,分别针对纵向和横侧向姿态模型设计积分滑模控制器(ISMC,integral sliding mode control);然后,引入ESO对耦合作用、参数不确定及外界干扰进行估计,并在控制器中进行补偿;最后,六自由度仿真结果表明,本研究给出的控制策略能够实现对给定制导指令的稳定跟踪,确保安全再入飞行.     

可复用的需求建模方法

提出了一种特征驱动的可复用需求建模方法(RRM,Reusable RequirementMethod),此方法定义了一个可复用的需求建模过程(RRMP,Reusable Requirement Modeling Process),在领域工程和应用工程两个层面上都提出了相对完整的需求建模方法并将两个阶段有机地融合在一起.将主要研究方向着眼于领域模型的正确建立、合理剪裁和对象化过程,从而得到针对于具体应用的需求模型.在RRMP的过程指导下还将设计一个需求定制与应用开发平台(RAP,Requirement customing Application developing Platform).RAP平台立足于需求获取阶段,以用户易理解的图形化方式灵活直观地与用户进行需求交互,根据用户定制的需求自动生成具体应用的标准需求开发文档和开发过程中所产生的统一建模语言(UML,Unified Modeling Language),并最终开发出用户所需的领域内特定应用的原型系统.RAP平台主要包含3个部分:图形化需求定制工具,需求开发文档生成工具和目标应用开发工具.     

基于组装的过程工程环境

描述了一个基于组装的过程工程环境，该环境包括过程定义，过程实例化，过程模拟，过程动作４个部分，采用了基于组装的过程建模方法，能够对重用过程库中的过程部件进行组装，生成新的过程模型，并由过程模型驱动实际运作。     

分布式可重构容错计算机设计技术的探讨

对分布式可重构容错计算机系统用于空间站的设计技术作了粗略探讨。其中主要包括:用分布、并行和重构方法提高可靠性和吞吐量,以及可复用软件库和开发工具的应用技术。     

可重复使用空间飞行器的飞行控制

分析了空间飞行器飞行控制系统要解决的问题,空间飞行器的发展过程,各类空间飞行器飞行控制系统设计目的和主要特点,可重复使用的发射飞行器飞控系统的主要设计要求,在设计要求的确定,飞行控制律设计和飞行控制系统设计中要解决的关键技术.      

基于模糊逻辑的再入RCS控制方法

针对 RLV (Reusable Launch Vehicle)的再入控制提出了一种基于模糊逻辑的RCS(Reaction Control System).详细分析了RCS控制特性,建立了基于效率系数以及继电特性的RCS模型,提出了一种基于Mamdani模型的模糊逻辑三通道RCS控制器,该控制器利用专家控制经验,根据姿态角及角速率的偏差,产生不同的RCS控制指令输出给三通道对飞行器进行姿态控制.通过六自由度非线性仿真,验证了该控制系统与PID(Proportional-Integral-Differential)控制器相比具有更好的跟踪性能,且RCS的控制输出效率也更高.