运载火箭故障检测处理系统软件研究和实践

介绍载人运载火箭故障检测处理系统软件的主要情况、重要故障模式和特点,从软件研制过程、配置管理、技术状态控制、软件测试、可靠性安全性等方面总结了故障检测处理系统软件工程化的经验,为下一步任务提供参考与借鉴。     

载人运载火箭软件工程化二十年实践

自我国载人航天工程启动以来,在航天领域中系统地开展了软件工程化的应用推广,其中载人运载火箭软件研制也进行了有益的探索。对CZ-2F火箭软件工程化的历程进行回顾,从发展段的自发行为,到成长段的规范管理,至今天技术和管理水平的不断提升;对比统计了同时期各型号软件质量问题,分析了问题的性质以及问题发现的环节,可以看出软件工程化对提高载人运载火箭软件质量起到了显著的效果;最后结合火箭的特点提出了六个方面的工程化工作重点。     

我国载人运载火箭伺服机构技术发展分析

研究了国内外载人运载火箭伺服机构技术的发展现状和趋势,分析了我国未来载人型号伺服机构可行方案,提出了大功率、四余度和新型机电控制等伺服机构技术重点发展方向,以及新型伺服能源和新型伺服机构多余度设计等创新重点.     

载人运载火箭飞船支撑结构动响应优化设计

针对运载火箭运载能力提升引起的动载荷条件严苛化对结构动力学性能的高要求,以现役载人运载火箭整流罩飞船支撑结构为原型,对载人火箭整流罩和飞船之间的连接支撑结构进行了动响应拓扑优化设计。动响应分析采用模态加速度法,以在保证计算效率的前提下提高计算精度。动载荷分析结果表明,优化效果明显。     

载人航天运载火箭可靠性信息采集、管理与评估系统

简要介绍载人航天运载火箭型号配套研制的可靠性信息采集、管理和评估系统(RICE)。利用该系统完成载人航天运载火箭研制过程中可靠性信息的采集、管理,并在首次载人飞行任务前进行了可靠性评估。     

基于EPA总线的载人航天运载火箭电气系统设计

为提升载人航天运载火箭电气系统实时数据吞吐率与系统测试效率,提出了一种基于EPA总线的电气系统数据传输方案。首先制定了载人航天运载火箭电气系统总体方案,接着对基于EPA协议的总线拓扑结构进行了分析与优化,然后在明确了信息传输与处理冗余模式的基础上,构建了符合载人航天运载火箭应用要求的箭地一体化通信体制,并对该总线体制下的数据流量进行了规划,最后针对该总线网络进行了系统传输性能理论计算。计算结果表明,在保证实时性、安全性等指标的基础上,相比传统电气系统总线体制,数据吞吐率有了明显的提升。     

基于自适应动态规划的运载火箭智能姿态容错控制

针对运作火箭主动段发动机摆动执行机构故障下的姿态控制问题,结合自适应动态规划（ADP）方法设计了一种智能容错控制策略。该智能容错控制器主要包括2部分：容错稳定控制部分和优化补偿部分。容错稳定控制部分利用自适应和滑模变结构控制设计,主要维持执行机构故障下姿态控制系统的稳定,保证姿态跟踪误差的有限时间收敛;优化补偿部分采用执行-评价结构,利用ADP的在线学习优势,根据姿态系统的跟踪误差（尤其是系统故障、强干扰导致的跟踪偏差）,设计ADP算法产生补偿控制来进一步优化姿态控制系统的跟踪性能。仿真验证表明,即使存在外部干扰和执行机构故障的情况下,所提方法仍能保证系统稳定且精确跟踪指令信号。     

国外载人航天出舱活动故障综述

从空间环境、人为因素、航天服和气闸舱等方面综述历年来国外载人航天出舱活动的主要故障,供研究和参考。     

运载火箭动力故障下的自主救援轨道规划

针对运载火箭上升段出现动力下降故障的问题,提出了一种基于二阶锥规划方法的在线救援轨道规划策略与飞行轨迹重构算法。根据故障大小设置不同的终端条件,规划合适的救援轨道;同时为了方便求解,设计了新的控制量,然后采用逐次凸化、线性化和梯形离散等方法,将原始规划问题转化为序列迭代求解的二阶锥规划问题。仿真结果表明,所提策略及算法能够满足动力系统故障后的在线救援轨道规划和飞行轨迹重构需求。     

载人航天发射场电力仪表在线异常检测模型研究

针对如何及时发现载人航天发射场地勤系统安装的大量仪表和传感器的工作异常以提升发射场设备保障能力的需求,以配电系统为例,利用配电进出回路负荷平衡的原理,以多层感知深度学习为基础,Google TensorFlow为框架,通过训练各回路测量数据与进线数据的差值变化关系,建立了一种新的载人航天发射场配电系统仪表在线异常检测工程模型。实测数据训练后的预测结果与经典最小二乘模型的对比验证了模型具有更好的泛化能力和精度提升。     

伺服回路故障检测方法研究

航空发动机伺服回路复杂,其工作可靠性和故障容错性对于发动机安全至关重要,因此研究伺服回路的故障检测技术十分必要.提出1种基于模型监控的快速伺服回路故障检测方法,根据伺服回路物理机构从电气到机械进行故障的逐级检测,通过比较器的设计实现回路故障的快速判断.与试验结果对比表明:该方法能够准确检测系统故障,并且缩短了系统判故时间,简化了伺服机构建模和软件代码实现.为数控系统快速检测故障提供了高效的技术手段,具有一定的通用性.     

基于SysML的载人航天故障模式分析及建模方法

为实现故障模式的高效管理、开展基于模型的可靠性和安全性分析,以载人航天顶层任务设计为背景,对基于SysML的故障模式分析及建模方法进行了研究。首先,基于对象管理组织发布的风险分析与评估建模语言和SysML扩展机制,建立了故障模式分析的基础模型,便于对故障模式及其相关要素、属性定义;然后,将完成载人航天任务视为系统的顶层功能,使用基于活动或功能分解来识别故障模式的方法,实现系统设计与故障模式分析并行;最后,开展故障模式及其影响分析(FMEA),得到全任务剖面的FMEA条目模型和初步风险分析结果,并将相应的逃逸与应急救生对策纳入到FMEA模型中,实现故障模式相关要素的模型化。     

运载火箭贮箱多余物立式自动清理与检测技术研究

针对航天运载火箭贮箱多余物防控问题,提出了射流与超声相结合的贮箱多余物立式自动清理技术和称重与尺寸测量相结合的多余物检测定量评价技术,研制了贮箱多余物立式自动清理与检测系统,建立了贮箱多余物自动清理与检测的实现路径,总结了贮箱多余物量化评价方法和指标要求。通过试验验证了自动清理和检测技术的可行性和有效性,取得了良好的应用效果,在提升多余物防控可靠性的同时,可显著提升工作效率,实现了火箭贮箱多余物清理从手工到自动、评价从定性到定量的提升。     

重型运载火箭总体技术研究

重型运载火箭是一个国家进入空间能力的重要标志,也是国家综合实力的重要体现。结合世界上曾经研制过的重型运载火箭特点,对火箭的总体方案和总体技术进行研究。在总体方案中,首先分析了重型运载火箭的需求,然后根据需求选择重型运载火箭的构型和动力组成。在总体技术中,通过设计技术、制造技术和试验技术三个方向,研究了与重型运载火箭密切相关的POGO抑制技术、动特性获取技术、制造材料的选择、关键部件的制造技术以及动力系统试验和飞行验证等试验技术,并给出了适合我国国情的重型运载火箭发展路径。     

执行器故障的挠性航天器姿态滑模容错控制

针对挠性航天器执行器卡死与失效故障的姿态稳定控制问题,提出一种改进型滑模容错控制策略.与传统的滑模控制相比,该方法能削弱传统滑模控制中抖振现象对姿态控制精度的影响,且它采用自适应技术在线估计系统中的不确定参数,从而保证控制性能对外部干扰、不确定甚至时变转动惯量具有良好的鲁棒性.该控制器并不需要任何在线或离线的故障信息,...     

基于统计置信度的湍流检测门限确定方法

机载气象雷达是检测飞行中湍流的重要设备,对于保障飞行的安全具有重大意义。它通过判断回波信号谱宽是否超过门限来检测湍流,关键在于检测门限的设定。将其看成一个统计问题进行解决,提出了利用统计学中置信度来设置门限的方法,根据湍流微粒的概率分布推导了置信度与检测门限的关系,并利用其进行检测门限设置。最后利用仿真的气象雷达回波信号进行了实验,实验结果表明提出的方法能够检测出实验中设置的湍流区域．验证了方法的有效性．     

基于故障-测试相关模型的运载火箭测试点优化设计方法

为优化运载火箭测试性指标,提出了基于故障-测试相关模型的测试点优化设计方法。从运载火箭领域测试性特点及其优化布局的必要性出发,根据FMEA分析结论,采用可达性分析算法建立了故障-测试全阶相关矩阵,给出了基于全阶相关矩阵对运载火箭基本测试性指标进行评价的指标与对应方法。基于改进后的遗传算法,以预设测试性指标为约束条件,完成了对运载火箭测试点的优化布局。测试性优化仿真结果证明了该方法的高效率与可行性。     

电缆故障在线检测定位装置研究

电缆作为飞机电源系统的重要组成部分,实现电缆故障的在线诊断,可以提高其可靠性。采用扩展频谱时域反射法(SSTDR),基于FPGA技术,设计一种板级速率为500 MHz的飞机电缆故障在线检测和定位装置,并进行实验验证。结果表明:该装置能够实现电缆开路、短路以及间歇性电弧的在线检测和定位,具有定位精度高、实时性好等优点;利用该装置在线监测电缆的健康状态,实现难以复现的间歇性故障的检测,能够提高地面运营、维护效率,节省人力物力,具有较高的工程应用价值。     

冗余配置捷联惯导系统故障检测门限的确定

以5个单敏感轴陀螺斜置式安装为例 ,讨论了当系统采用广义似然比方法进行故障检测时2个重门限值的设定 ,利用最小错误概率和系统最大可靠性2种指标对门限值进行了优化 ,并对这2种方法的适用范围和优化结果进行了讨论。     

飞行器空基发射运载火箭技术研究

介绍了国外飞行器空基发射运载火箭的现状;与陆基相比,飞行器空基发射运载火箭有许多独特的优势;对飞行器空基发射运载火箭的技术及其难点进行了梳理,最后分析了飞行器空基发射运载火箭的力学问题。