空中发射运载火箭的技术特点分析

一、空中发射运载火箭发展概述空中发射运载火箭指利用第一级将携带有效载荷的一次性使用的第二级运输到一定高度释放、第一级安全返回地面的航天运载系统。在这个领域,美国、俄罗斯、欧洲等国很早就进行了有关的概念研究和研制工作,提出了多种方案。最早的“螺旋”空中发射运载火箭方案是由前苏联在1965年提出的。该方案后因成本过高、技术难度过大和研制周期过长而停止。美国的“飞马座”空射火箭是迄今为止唯一实用化的方案,同时美国正在大力开展     

运载火箭助推器回收技术分析与启示

可重复使用运载火箭对于实现低成本、高可靠、自由进出空间具有重要作用,是提高我国进入空间能力,提升我国综合国力的重要途径之一,实现助推器回收是运载火箭进行重复使用的核心技术。以运载火箭可重复使用技术为背景,从运载火箭助推器伞降回收、垂直返回和带翼飞回3种回收方式着手,充分调研了美国、俄罗斯、欧洲在运载火箭助推器回收技术领域开展的几个典型项目的方案特点和研制情况,以及我国相关技术的发展状况,分析比较其技术难点和应用前景,提出我国发展助推器回收技术的相关建议,为我国发展可重复使用运载火箭提供研究发展思路和参考。     

运载火箭发射场无人值守加注发射技术研究

针对我国火箭在发射场射前操作项目多、保障人员多的问题,分析了国内外火箭发射场无人值守加注发射的现状。结合火箭射前状态,从火箭系统、地面测发控系统和发射场系统等方面提出了无人值守加注发射总体方案,通过火箭状态远程监测及故障处理技术、连接器零秒脱落技术、箭地接口组合连接技术、连接器自动对接技术和火工品自动短路保护与解保技术等关键技术研究,可提高人员和产品的安全性,为后续我国火箭实现无人值守加注发射提供参考。     

运载火箭制导系统冗余设计技术研究

针对提高运载火箭飞行控制系统可靠性问题，从制导系统角度给出了两种系统级冗余方案，对其冗余配置、可靠性、冗余管理、故障检测和隔离、系统同步问题进行了讨论。     

运载火箭飞行载荷联合优化控制技术

为了解决基于模块化研制的运载火箭其飞行剖面载荷与承载能力不匹配而导致发射概率过低的问题,提出一种基于弹道风修、发动机节流、主动减载、横向动载荷精细化四项减载技术的飞行载荷联合优化控制技术。以箭体承载能力为约束,提高发射概率为目标,多种载荷控制技术联合为手段对运载火箭进行逆向设计,可以有效提高模块化研制火箭的发射概率。以长征八号运载火箭首飞为例,该技术成功将发射概率由研制初期的33%提高到83%。     

面向下一代运载火箭的综合电子系统集成技术

介绍了面向下一代运载火箭分布式模块化电子系统(DIMA)的集成技术及系统架构。针对下一代运载火箭复杂电子系统的特点,按照系统集成的路线,对系统设计目标、系统功能需求分析、系统抽象机制、系统综合技术等多方面进行论述。首先,根据电气系统功能获得系统需求,采用功能抽象和层次抽象定义系统抽象模型,提取出高内聚低耦合的原子功能模块,并对模块的属性、交换关系、时序约束关系等进行定义;然后采用可视化表征方法对系统进行深入分析,利用系统综合技术实现了从系统功能到硬件资源的映射,从而给出了集成控制单元和模块的种类;随后采用分时分区的设计理念对系统节点分区划分方案及容错架构进行了定义,并对分区操作系统的调度模型和交换式的数据交互网络进行了论述,最终给出了系统软硬件架构。     

LM-5 Launch Vehicle Launch Failed

<正>A L M-5 launch vehicle was launched at 19:23 Beijing time on July2 from the Hainan Wenchang launch site to carry out its second launch mission.Due to a rocket anomaly the mission was a failure.Experts are investi-     

固液捆绑火箭发动机健康诊断技术

为使固液捆绑运载火箭发射更具有可靠性和安全性,本文首次提出了一种基于三冗余架构的芯级液体发动机健康诊断系统。在芯级液体发动机点火后,由箭上健康诊断系统根据红线算法对发动机状态进行诊断,确认液体发动机状态正常后再进行固体发动机点火。通过地面发动机试车及飞行试验考核,结果表明:该发动机健康诊断系统设计正确,能够及时有效地检测液体发动机工作状态,且未发生误警报或漏警报。     

继往开来,迎接挑战——开创中国航天运载技术的新纪元

从古至今，人类一直梦想着挣脱地球引力的束缚，在浩瀚无垠的宇宙空间里自由翱翔。为实现这一梦想，先辈们进行了不懈的努力和追求。２０世纪中叶出现的航天运载技术，使人类飞天的梦想成为现实，并开辟了人类探索外层空间活动的新时代。半个世纪以来，第一颗人造地球卫星发射上天，加加林进入太空，“阿波罗”飞船登上月球，航天飞机成功飞行，在探索太空的征途上人类取得了一个又一个辉煌成就。中国航天技术起步于２０世纪５０年代。在党和国家三代领导集体的亲切关怀下，通过几代航天人的不懈努力，长征系列运载火箭走过了从常温推进到低…     

未来运载器液体火箭发动机推力室技术研究

Astrium的航天基础技术分部(SI)正在研究下一代部分可重复使用和可重复使用液体火箭发动机的相关技术.本文总结了对以下主推力室组件所进行的技术研究工作喷注器、主燃烧室、喷管延伸段.对于高性能分级燃烧循环发动机,先进喷注器的研究重点是气态推进剂的喷注.已经为Astrium的燃烧室设计了能够喷注液氧、冷却剂氢和预燃室热气体的喷注器.另一项工作是低成本喷注器方案研究,使单喷嘴的质量流量为标准喷嘴的四倍.对于主燃烧室,可以预见的可用技术是提高可重复使用推进系统中推力室的寿命.本文研究了一种弹性内衬和一种先进热防护壳体.文中给出了这两项技术的缩尺燃烧室试验结果.另一项主要工作是增加先进高性能胀膨循环发动机燃烧室壁的热传导.本文汇总了不同结构的缩尺燃烧室试验结果.对于喷管延伸段,研究重点是陶瓷基复合材料喷管延伸段,最近对缩尺试验件进行了试验,将燃烧室试验压力提高到8MPa.对于未来的高面积比方案(HARC),最近正在设计一种热量测量喷管延伸段,用于测量在满流和分离流状态下的热传导.     

运载火箭整流罩内主动降噪控制技术

运载火箭整流罩内的声振环境对有效载荷的可靠性和发射任务的成败至关重要。为改善整流罩内低频声振问题,首先从数学原理上介绍了用于主动降噪(ANC)系统的自适应滤波器和通道辨识的方法;其次针对运载火箭整流罩特定情况,建立反馈式滤波最小均方值(FxLMS)-ANC系统控制模型,并在实验室环境下搭建硬件实验平台;最后针对噪声频谱分布的不同特点开展宽带、窄带、宽带与窄带组合式ANC实验。结果表明:采取ANC控制对噪声抑制效果明显,特别是对功率谱峰值所在的频点实施窄带降噪,降噪效果更为突出。实验室环境下所得的实验结论,验证了在运载火箭整流罩内ANC的潜力。     

国外固体捆绑运载火箭技术与方案综述

对国外固体捆绑运载火箭技术进行了综述.分析了固体捆绑技术的优势及其对火箭性能的影响.介绍了国外阿里安-5,H-2A系列运载火箭,以及德尔它-4、宇宙神-5系列运载火箭等现役典型固体捆绑运载火箭.给出了固体助推器捆绑结构布局、气动特性匹配、固体助推器矢量控制系统配置及推力特性要求等关键技术.     

火箭飞行仿真系统VV&A应用技术研究

火箭飞行仿真系统作为一个复杂仿真系统,具有多专业强耦合、多偏差模式、连续离散混合仿真等特点,如何保证仿真系统可信度,是一个亟待解决的问题。校核、验证与确认(Verification, Validation and Accreditation, VV&A)是保证火箭飞行仿真系统正确性和可用性的重要方法。系统地总结了VV&A活动各阶段的常用技术和特点,根据VV&A活动一般过程,从工程化角度重点研究了飞行仿真系统VV&A各阶段的具体实现过程,为其他仿真系统VV&A活动提供参考,具有较好的推广应用价值。     

新一代运载火箭控制系统总线

介绍了目前各种高速数据总线。主要包括火线、航天光纤数据总线、SpaceWire,光纤通道、FDDI,ATM,以太网等。对比了这些总线的特点和性能,并根据火箭控制系统的性能要求,对这些总线进行筛选。最终确定光纤通道作为新一代火箭控制系统总线的首选。     

重型运载火箭关键制造技术发展展望

我国未来重型运载的研制需要研究突破贮箱等大型结构件以及200t级大推力氢氧火箭发动机关键组件相关材料、结构、工艺和工艺装备等方面的制造技术;继承已有航天产品制造经验,与现有材料、装备技术和能力发展实际结合,保证型号研制顺利进行;同时发展新材料与先进工艺技术,为型号产品研制以及进一步改进奠定基础。     

Technology Improvement for the High Reliability LM-2F Launch Vehicle

The Long March 2 F(LM-2F) launch vehicle, the only launch vehicle designed for manned space flight in China, successfully launched the Tiangong 2 space laboratory and the Shenzhou 11 manned spaceship into orbits in 2016 respectively. In this study, it introduces the technological improvements for enhancing the reliability of the LM-2F launch vehicle in the aspects of general technology, control system, manufacture and ground support system. The LM-2F launch vehicle will continue to provide more contributions to the Chinese Space Station Project with its high reliability and 100% success rate.     

陆基移动小运载制导控制技术初探

陆基移动发射小型运载器不依赖大型、复杂的地面支持系统 ,系统简单 ,可以根据轨道以及相关限制因素需要选择最佳发射地点与控制程序 ,进而大幅度降低发射成本、有效的提高运载能力。本文根据上述特点 ,基于惯性 /卫星组合技术研究了制导控制方案 ,可以实现行进中瞄准与快速发射 ,并以近地轨道卫星发射为范例进行仿真计算。     

运载火箭返回着陆在线轨迹规划技术发展

在线轨迹规划技术作为实现可重复使用运载火箭返回着陆的关键技术,能够根据飞行状态实时计算最优飞行轨迹,从而有效应对运载火箭返回过程中内外部不确定性的影响。首先,梳理了在线轨迹规划方法的特点和研究现状。然后,阐述了美国针对在线轨迹规划技术开展的研究工作,以及其他国家航天机构针对垂直着陆制导控制技术设计的验证飞行器和验证计划。最后,结合运载火箭垂直着陆问题的特点,总结了基于数值优化的在线轨迹规划技术的研究方向。     

模糊控制技术在运载火箭姿态控制中的应用

将模糊控制理论用于运载火箭的姿态控制系统设计。以俯仰通道为例，给出了模糊控制系统框图、模糊控制器的设计及其改进。仿真结果表明，所设计的运载火箭姿态模糊控制系统简单，对内外干扰具有较强的鲁棒性。     

Nonlinear Rolling Control Technology of Liquid Launch Vehicle Based on Single Engine

New program was proposed in LM-6 rolling control technology that using high-pressure staged combustion gas.Launch vehicle rolling control by just one engine was realized.Under the limit of the rolling control moment of the launch vehicle,a new attitude dynamic model is established.Interference source and how to reduce the effect was analyzed,and method of designing a pre-compensated robust controller was proposed.Simulation and flight results showed that the attitude dynamic model established and the pre-compensation robust controller proposed in this paper could solve the key problems with a strong coupling attitude controller,and realize high quality and high reliability control in wind areas,and improve the capability of the launch vehicle.