中国下一代运载火箭电气系统技术发展研究

运载火箭电气系统主要负责实现飞行过程及地面测试过程中的导航制导控制、参数测量、遥测遥控、供配电管理以及故障诊断功能,是运载火箭的重要组成部分之一。总结梳理国外运载火箭电气技术发展趋势,结合我国后续运载火箭的发展需求和技术特点,提出了我国运载火箭电气系统的总体架构和技术发展方向,从综合电子技术、轻质化技术、多电火箭技术、智能化技术、便捷化技术等方面提出了后续关键技术的发展方向和建议。     

火箭大偏航入轨双回路扰动观测补偿有限时间收敛滑模控制

为实现参数不确定和扰动下运载火箭大偏航入轨过程高精度姿态稳定控制,提出了一种双回路扰动观测补偿有限时间收敛滑模控制方法。首先基于运载火箭飞行动力学方程构建了面向控制的姿态模型;然后分析模型中存在的复合扰动,构建双回路扰动观测补偿滑模控制框架;通过引入有限时间收敛微分器、观测器和滑模控制器,实现了运载火箭姿态控制回路对姿态指令的高精度快速响应。该方法能够有效观测并补偿同时存在的匹配和非匹配扰动项,提高运载火箭姿态控制系统对参数不确定的适应性。通过对比传统PID控制方法,充分验证了双回路扰动观测补偿有限时间收敛滑模控制方法的良好性能。     

运载火箭演进及智能技术展望

运载火箭是进入空间的主要运输工具,决定着一个国家进入、利用和控制空间的能力.首先,总结了国外运载火箭的演进历史,提出了传统升级和创新发展两种演进模式.其次,根据运载火箭演进规律提出了评估指标——面推比.以此指标能够引领运载火箭向合理的方向演进.然后,回顾了中国长征系列运载火箭的演进历程,根据面推比提出了产品后续优化的方...     

新一代运载火箭闭式增压控制系统设计与实现

提出一种液体运载火箭全数字闭式增压控制系统方案,并对系统原理、关键控制设备进行了论述,提供了闭式增压的控制方法。新一代运载火箭工程应用与试验结果表明,全数字闭式增压控制系统稳定可靠,方案可行,可在液体运载火箭工程设计中推广应用。     

新一代固液捆绑运载火箭研制及创新

长征六号甲运载火箭是我国首款固液捆绑运载火箭,相比固体捆绑运载火箭,其总体优化设计、力热环境预示、联合摇摆控制、无人值守等一系列技术方面有新的突破,推动了我国运载火箭技术的进一步发展。长征六号甲运载火箭作为我国后续新一代运载火箭的主力构型,在火箭系统设计、成本管控及数字化应用方面,进行了技术及管理流程的创新。本文对火箭研制历程、技术特点、流程创新和数字化应用进行了论述,提出了我国运载火箭的后续发展方向。     

航天系统软件测试的质量控制

分析了软件测试质量控制要素，并给出了提高软件测试有效性的系统方法。该方法在长征2F运载火箭故障检测处理系统软件测试项目中发挥了重要作用。     

基于指数曲线的运载火箭推力调节电机速度控制方法

运载火箭推力调节电机是一种两相混合式步进电机。在开环控制方式下,步进电机在其加减速过程中易出现失步和过冲现象。本文介绍了一种运载火箭推力调节电机速度控制方法,该方法采用指数型曲线,快速响应性能好,升降速时间短,实现了运载火箭推力调节电机的稳定精确控制,满足了飞行控制要求。     

从神七发射成功,谈载人运载火箭国产元器件的质量控制

载人航天的高可靠、高安全要求，对电子元器件提出了更高要求。通过对以载人运载火箭为目标的元器件可靠性保护控制过程的分析，总结了元器件质量保护工作的成效与经验，特别是对航天重点工程电子元器件可靠性增长产品的控制过程进行了重点讨论，并针对电子元器件的质量控制问题提出了新的建议。     

运载火箭新一代测量系统发展设想与关键技术分析

回顾了我国运载火箭测量系统的发展历程,以设计要素为依据,对运载火箭测量系统的发展进行了划代;在当今航天发展的新形势、新要求下,提出以"集成化、网络化、无缆化、高速化、智能化"为主要特征的新一代测量系统功能设想,并重点对关键技术的实现进行详细阐述。     

一种适用于目标圆轨道的空间变轨迭代制导算法研究

迭代制导方法在运载火箭上升段入轨问题中已有成熟应用。本文针对空间变轨任务,提出一种适用于目标轨道为圆轨道情形的,以轨道要素为终端约束的迭代制导方法。在迭代制导方法的基础上,以推力方向矢量为控制量,推导直接以目标圆轨道的轨道要素为终端约束的边界条件,得到一种简单有效、适应大姿态角变化的迭代制导算法。通过仿真验证了改进方法的有效性和较高的入轨精度。     

新一代运载火箭适应发动机停摆故障控制策略研究

我国新一代运载火箭采用了助推发动机与芯级发动机联合摇摆控制模式,但随着参与控制发动机数量的增加也带来了控制系统可靠性降低的风险。本文针对火箭飞行过程中发生的单台发动机停摆故障,从控制力补偿原理进行分析,提出了控制力补偿策略,并进一步对发动机停摆可适应的能力范围进行了研究,最后通过数学仿真得到验证。应用该控制策略可以实现新一代运载火箭发动机的故障吸收,提高系统的可靠性。     

中国下一代运载火箭结构技术发展方向与关键技术分析

结构是运载火箭的"脊梁",主要承担火箭发动机推力传递、燃料贮存等功能,并为有效载荷、控制、测量等系统及单机设备提供安装和保护。对国外运载火箭结构技术发展现状进行分析,结合未来我国运载火箭的研制发展需求,展望我国下一代运载火箭结构技术发展方向,提出支撑我国下一代运载火箭结构的关键技术,为我国运载火箭结构技术的发展路线探索和战略规划提供参考。     

基于信号辨识的运载火箭实时减载控制技术

运载火箭在高空风区域飞行时,其自身结构载荷的约束对气动载荷提出了控制要求,为了降低高空风对运载火箭飞行的影响,减小运载火箭的气动载荷,保证其在高空区飞行的安全可靠,提出了一种简单可行的实时减载控制方法。首先,通过非线性状态观测器估计方法,获得箭体绕质心运动的角加速度信号以及捷联惯组相对质心的位置,计算出箭体绕质心运动产生的线加速度信号;其次,从运载火箭上捷联惯组测量到的视加速度信号中减去箭体绕质心运动产生的线加速度信号,消除箭体绕心运动产生的影响,进而获得箭体质心位置附近的视加速度信号,参与实时减载控制。仿真验证了该控制方法可以有效降低运载火箭的气动载荷,提高了运载火箭在高空风区域飞行的适应能力。     

关于重型运载火箭若干问题的思考

重型运载火箭涉及众多关键技术,研制难度大,研制周期长。针对重型运载火箭研制过程中的几个问题进行了思考,包括动力类型选择、重型火箭模态试验、动力系统试车、测发模式以及产业基地布局与建设等方面,提出重型运载火箭后续研制过程中的技术难点以及应对措施设想。     

运载火箭姿态控制技术的发展趋势和展望

对国外运载火箭的姿态控制技术发展进行了梳理。根据国外运载火箭姿控技术的发展趋势,并结合国内运载火箭的发展方向,提出了几种可能应用于国内运载火箭的姿态控制方法,并给出了这几种姿态控制技术的工程实现方法和途径。分析表明,这几种控制方法对克服火箭参数不确定性、提高火箭姿控系统的鲁棒性具有明显优势。     

航天器与运载火箭验证技术标准化探讨

针对航天器与运载火箭的特点,从标准化的角度探讨航天器与运载火箭验证的地位、目的与作用、要求、过程和方法,分析NASA、ECSS和MIL以及国内有关航天器与运载火箭验证的标准,提出我国航天器与运载火箭验证标准化工作的建议.     

运载火箭智慧控制系统技术研究

总结了国内外先进运载火箭控制系统的特点,结合我国新一代运载火箭的现状,提出目前我国运载火箭控制系统发展亟待解决的问题。在此基础上,提出了适应现阶段智能高可靠需求的自主轨道规划技术、在线故障辨识技术、姿控喷管隔离重构技术和全程四元数控制技术,所提技术可有效提高控制系统可靠性,使全箭在面对非灾难性故障时具有较强的自主性和适应性。     

基于概率的运载火箭控制系统设计方法研究

针对传统的控制系统极限偏差设计方法导致运载火箭余量大、总体性能下降的问题,综述了基于概率的控制系统设计方法的国内外研究现状,论述了运载火箭控制系统概率设计的基本思想及设计流程,基于概率密度函数建模理论,建立了通过实际控制指令来控制概率密度函数拟合权值的状态空间,并基于最小二乘方法对状态空间中的参数进行了辨识,进而建立了密度函数成型控制模型,提出了基于最优控制理论的运载火箭控制器设计方法,最后通过仿真验证了理论方法的有效性,为我国运载火箭控制系统的精细化设计提供了理论依据。     

四元数反馈控制技术研究

弹道导弹、运载火箭在飞行过程中经常会出现三通道大范围调姿的情况,如果用传统的姿态角控制方案,当3个欧拉角中的第2个欧拉角出现过90°的情况时,欧拉角计算出现奇异.本文针对采用捷联惯性测量组合作为敏感器件的弹道导弹、运载火箭提出了四元数控制方案,即采用初始四元数q0袁征初始姿态、终端四元数q1表征终端姿态,实时计算调姿程序四元数qcx以及姿控系统控制量四元数△q(k)的方法,可避免姿态角计算奇异问题,且姿态过程优化.数学仿真证明了该方案的正确性和可行性.     

姿态控制系统仿真算法

导弹和运载火箭的姿态控制系统庞大而又复杂,选择合理的仿真算法,对提高仿真精度,缩短仿真时间至关重要。本文详细分析了导弹和运载火箭姿态控制系统的弹体数学模型和控制数学模型的特点,提出运用组合算法进行导弹和运载火箭姿态控制系统的数字仿真计算,介绍了弹体方程、控制方程常用的计算方法,汇编了相应的标准程序。提出的处理技巧,对于缩短仿真时间行之有效。通过实例计算和比较,表明这些方法和措施不仅可运用于全数字仿真,亦可用于半实物仿真。