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.     

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.     

发射圆轨道卫星运载火箭的制导

圆轨道卫星偏心率的一阶偏导数在入轨点不存在,因此,给我们沿用以往的线性偏导数制导理论造成了困难。经过研究简捷地找到了圆轨道卫星偏心率偏差的毕达哥拉斯公式,解决了发射圆轨道卫星制导问题,并给出了通过调整发动机关机时间和末级飞行程序来达到设计时需要的圆轨道的标准指标公式。     

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.     

评定运载火箭成本的TRANSCOST模型及其应用

首先介绍评定运载火箭的研制和发射成本的解析模型的结构,着重讨论评定使用成本的新方法,并引入众多参数来修正模型.尔后以“阿里安”4后继型为例,讨论用于未来系统分析和成本比较的模型,分析了采用10种不同方案的可贮低温燃料两级火箭的研制和发射成本.欧洲未来运载火箭系统的关键是要最佳解决有限的研制费用与期望的最低发射成本之间的矛盾.多次使用系统能使发射成本大为降低,但研制费用较大.基于实际参数的成本解析模型能为选择运载火箭方案提供重要的信息.     

日本H-Ⅰ、H-Ⅱ运载火箭的研制和试验现状

日本的N-Ⅰ、N-Ⅱ运载火箭是用美国技术援助制造的.H-Ⅰ亦按美国许可证生产,因而其用途受到很大限制.为摆脱对美国的依赖,日本H-Ⅰ火箭的研制中,特别强调依靠自己的力量和技术.H-Ⅰ研制的重点是第二级的液氢/液氧发动机、第三级固体发动机以及惯性导航装置.1986年8月和1987年夏季H-Ⅰ分别发射成功.H-Ⅱ火箭虽然以H-Ⅰ的技术为基础,但两者的结构和特性有很大的不同.H-Ⅱ国产化程度达100%,性能更好,费效比和可靠性更高,能满足90年代空间任务的需求.对H-Ⅱ火箭的性能、研制规划及弹道和飞行特性作了重点叙述.     

未来的大型运载工具

概括介绍现有运载工具的技术发展水平和运载能力,对未来发展趋势作了展望,叙述了几种用于完成下一世纪飞行任务的运载工具可行方案.对一次性使用和可重复使用的运载工具的运输成本比进行计算,并绘出在低轨道飞行任务中运输成本比与累积有效载荷质量的关系曲线.大推力运载工具(HLLV)可以以约500美元/公斤的平均成本承担总共10万吨的空间发射任务.结论是,未来肯定将需要和研制出在低轨道载送乘客的第二代航天飞机和多用途的大型空间运输机.     

长征运载火箭飞行控制技术的发展

介绍了新一代长征运载火箭(LMLVs)的型谱,并从四个方面对运载火箭控制系统的发展进行了综述。制导技术从开环制导发展到迭代制导,并针对大推力直接入轨和终端姿态约束要求,进一步发展了迭代制导算法,入轨精度大幅提升;姿态控制仍以PID技术为基础,采用空间模态和等效摆角的建模方法解决助推飞行段多个舱段发动机联合摇摆问题,结合自抗扰技术(ARDC)进行主动减载控制;自载人航天工程起开展系统性的可靠性设计研究,逐渐形成了以设备冗余、算法容错和系统在线重构等为特点的技术体系,促进了长征火箭控制系统可靠性的整体提升;电子系统从分立的集中式体系架构,发展为集成化的分布式数字控制系统。针对当前飞行控制技术的研究热点,本文最后总结了长征运载火箭在这方面的最新实践与发展趋势。     

航天飞机的导航和制导问题

航天飞机的导航、制导和控制是保证其可靠性的重要方面.导航、制导和控制系统必须采用冗余技术,具有较强的冗余管理功能.航天飞机的飞行通常分为上升、轨道运行和再入返回三大段.详细叙述航天飞机发射前的初始校准和对准,上升段、轨道飞行段和再入返回段的导航、制导问题.     

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。     

相控阵地面制导雷达技术展望

详细介绍目前国外几种相控阵地面制导雷达的现状、发展概况及工作性能,尔后对相控阵雷达的技术发展趋势作了重点叙述.认为,未来相控阵制导雷达的主要研究方向是致力于实现全空域工作,增强自适应控制雷达参数的能力,降低成本,减轻重量,以及解决多功能与雷达参数最佳选择之间的矛盾等.为此,需从两个方面着手工作:一是从系统设计中寻求技术途径;二是研究实用的相控阵天线阵.     

殊途同归的欧日新一代运载火箭

日本新一代固体火箭艾普西龙于2013年9月14日成功发射,2006年退役的M-V火箭终于后继有人。M-V火箭的近地轨道运力为1.8吨,艾普西龙火箭更降低到1.2吨,而H-IIA系列火箭中运力最弱的H-IIA 202型号,近地轨道运力也高达10吨,不论是M-V火箭还是艾普西龙火箭,运载能力与日本现役的H-IIA系列火箭之间都有很大的缺口,致使日本不得不使用H-IIA火箭发射中小型载荷。     

三叉戟Ⅱ导弹的制导系统MK-6

三叉戟Ⅱ导弹的制导系统MK-6是美国海军战略系统计划局研制的第五代惯性制导系统。MK-6制导系统由两部分组成即惯性测量装置和制导电子装置。本文简单地对这些内容作了介绍。     

采用固液混合推进系统的阿奎拉运载火箭

美国火箭公司研制的阿奎拉火箭是世界上第一种使用混合推进系统的航天运载器,能把1450kg的有效载荷送入低地轨道。这种火箭成本低,可靠性和入轨精度高,生产、处理和飞行安全。本文介绍了该火箭的特点、构造和性能,特别是混合推进系统的情况。     

数字化速变参数无线遥测的数据质量

通过对潜地导弹遥测的精度试验、飞行试验、声振试验以及考核性标定等系统试验数据与结果,简介在无线遥测中以 PCM 体制测量速变参数的数据质量。比较了 PCM 系统在各种误差影响与抗干扰方面较 PAM 系统的优越性。     

LE-5发动机比冲分析

LE-5液氧/液氢燃气发生器循环发动机实测真空比冲被用来评定一种新的喷管性能分析计算方法.涡轮排气引入到主流的超音速段,涡轮排气的有效比冲用一种简单方法计算,然后乘上一个由缩比热试模型试验确定的系数.主流比冲用一种类似于JANNAF的喷管分析方法进行计算,计算时假设能量释放效率等于测定的C~*(特征速度)效率.测得的发动机比冲与分析计算值相当一致.在有些情况下,发现C~*-效率和能量释放效率之间存在偏差.     

“阿斯派德”导弹杂波内可见度浅析

“阿斯派德”导弹有较高的杂波内可见度(SCV),从而使它具有良好的低空性能.近似地分析了为对付30m低空目标,在不同载机高度和不同斜距下发射导弹时,一组所要求的杂波内可见度值,该值在载机高度100m时,发射距离为20km处要求最高,约68dB.同时也分析了为了达到所要求的杂波内可见度,相对应的一组照射雷达相位噪声要求值.达到SCV为68dB的相位噪声(?)(f_m),在偏离载频5kHz处,约为-93dBc/Hz.所用的近似分析,可供估算半主动连续波雷达寻的制导导弹的杂波内可见度及其所需的照射雷达相位噪声要求值,有一定工程价值.     

实现快速轨道大机动的混合制导策略研究

主要研究了在有限推力情况下远程快速轨道交会的制导控制问题,提出了采用速度增益制导结合E制导的混合轨控方案实现两冲量轨道精确交会。通过仿真验证,各方向制导位置控制精度在100 m量级,各方向速度控制精度在m/s量级,2种制导方法能很好地实现交班转换。该方法工程可实现性好,可满足远程快速轨道交会制导要求。     

一种卫星间跟瞄方向的控制策略与实现

进行自由空间的光通信或空间对抗，需要在卫星间实现精确的跟踪与瞄准。因为地面测控站的设置非常有限，指令与数据注入的范围受到很多限制，所以要求这种跟瞄在很多时候是无主控制状态下完成的。提出了一种利用在地面测控站的范围内向星上数管中心注入目标卫星、本体卫星的轨道参数，其它时间依靠自主导航飞行和GPS修正的方法，结合本体星的姿态测量、振动测量实现卫星瞄准指向的方位角与俯仰角的精确控制的方法，提高了在地面站无法注入指令与数据时卫星的捕获概率。通过仿真，将计算结果与卫星仿真工具软件STK的数据进行比较，结果一致。最后在嵌入式DSP平台上实现了这一策略。     

长征运载火箭飞行过程中二级游机提前或推迟关机问题的探讨

论述了具有小推力飞行段的长征运载火箭在飞行过程中二级游机提前或推迟关机的机理,明确给出了游机可能提前或推迟关机的时间范围,为以后的火箭飞行参数判定提供理论依据。