一种新型发射技术-冲压加速原理

介绍一种新型发射技术──冲压加速原理，它在仅仅利用化学能的条件下，可将弹丸加速到超过２ｋｍ／ｓ的非常规初速，加速效率很高，弹迫效率可高达３０％，是一种很有发展前途的超高速发射技术。     

基于RecurDyn的旋转弹发射出筒过程动力学仿真

针对某旋转弹筒弹分离试验时出现尾翼座与筒壁刮擦的问题,用Recur Dyn对弹体出筒过程进行动力学仿真.对筒弹分离试验进行故障复现,分析故障原因;根据故障分析结论对筒弹设计方案提出更改建议并再次仿真;第二次试验结果表明该分析结论和仿真结果正确.此外,还给出设计方案更改后正常发动机推力状况下的弹体出筒过程的重要总体仿真结果.该研究缩短产品设计周期、降低研制成本.     

高密度航天发射试验风险应对措施

以高密度条件下航天发射试验为对象,对发射试验风险因素进行了系统分析,在此基础上,构建了风险评估指标体系,并针对高密度条件下航天发射试验主要风险,从人力资源风险、设备资源风险和进度风险等方面提出了具体应对措施,对航天发射试验风险管理具有一定的现实意义。     

运载火箭测发控技术未来发展与展望

工业电子、测试、测控、仪表、大数据、云平台等技术的发展,为运载火箭测发控技术的发展提供了先进的技术途径;运载火箭箭上电气系统一体化设计,火箭快速测发、健康管理、子级独立测试、异地远程测试发射支持等需求,给测发控系统研制及更新换代提出更高的要求;通过对运载火箭地面测控系统供配电、有线测控、无线测控、数传通信、测发控软件5个组成部分的演变及发展方向进行了论证分析,并提出了后续测发控系统技术发展的规划路线;同时结合未来运载火箭的发展需求和目前测发控系统现状提出了测发控系统后续发展的可实施途径;最后提出顶层规范技术路径;从型号牵引转变为装备化研制;规范型谱产品研制、箭上地面同步发展的测发控系统设计新思路;为未来运载火箭测发控系统研制提供方向。     

Research on Variable Structure and Adaptive Control for Strap-on Rocket

固体捆绑运载火箭变结构自适应控制

陈曦,刘玉玺,汪轶俊

（上海宇航系统工程研究所）

创新点说明：

对于新型固体捆绑火箭而言,由于箭体安装固体助推器,存在推力偏差较大、推力同步性较大的问题,导致火箭的结构干扰增大。安装尾翼外干扰增大,如经过大风区时,风干扰对箭体产生较大的影响。同时考虑建立动力学模型的过程中存在的参数不确定性、参数摄动、三通道间耦合的问题,传统的控制方法难以满足新型固体捆绑火箭的要求,因此本文率先将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于固体捆绑运载火箭上。

研究目的：

本文针对固体捆绑运载火箭控制系统的特点,应用变结构自适应控制理论,设计适用于固体捆绑运载火箭的控制系统,保障固体捆绑运载火箭的正常飞行。

研究方法：

（1）建立固体捆绑运载火箭动力学模型,考虑模型中参数不确定性、未建模动态及通道间耦合;

（2）分析固体捆绑运载火箭存在的干扰,例如：四个固体助推带来的推力偏差、推力不同步性、推力线偏斜,质心横移、芯级、发动机及尾翼安装误差、芯级发动机液体燃料晃动、箭体弹性振动等各类结构误差及风干扰等外干扰;

（3）针对固体捆绑运载火箭设计变结构自适应控制律的设计并证明其稳定性;

（4）Simulink仿真分析验证。

结果：

本文使用变结构自适应控制理论设计的控制系统可全局渐进稳定,三通道姿态角跟踪误差较小,姿态角收敛速度较快,系统性能良好,可有效处理各类结构干扰、外干扰、气动参数不确定性及未建模动态等问题,该控制系统的动态特性及控制品质良好,具有工程应用的前景。

结论：

本文将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于新型固体捆绑运载火箭的控制系统的设计中。给出了仅有俯仰方向有大姿态变动的条件下的火箭动力学偏量模型,并在此基础上设计变结构自适应控制律,同时证明了该控制系统的稳定性。本文通过理论及仿真分析,证明了变结构自适应控制理论在新型固体捆绑运载火箭上的应用可行性,具有一定的工程应用前景。

关键词：运载火箭;模型参考;变结构控制;自适应控制

     

一种改进的末端区域能量管理轨迹设计与制导方法

末端区域能量管理是重复使用运载器实现精确无动力水平着陆非常重要的一个飞行阶段。本文将末端区域能量管理段水平轨迹和纵向轨迹分开设计,参数化的水平轨迹设计包含3个校正圆,以实现航向、航程以及位置的精确调整;纵向轨迹采用2段二次高度-航程曲线以实现对高度和速度的控制。在此基础上,给出了水平和纵向轨迹的跟踪制导方法。仿真结果及其分析表明该轨迹设计方法可以灵活地设计末端区域能量管理段的标称轨迹,且制导方法能够实现标称轨迹的良好跟踪。     

基于主成分分析法与聚类分析法的安全指标体系优化

航天发射试验安全评价中涉及众多风险指标,各指标的选取是否合理,将直接影响安全评估的结果。采用层次分析法对影响航天发射试验安全的设备操作人员评估指标体系进行权重确定,并对评估指标进行了重要性检验,删除相对不重要的指标。采用主成分分析法与聚类分析法结合的方式解决指标之间存在信息重叠且具有一定相关性的问题,实现了指标体系的优化。     

基于光滑二阶滑模的可重复使用运载器有限时间再入姿态控制

针对可重复使用运载器(reusable launch vehicle,RLV)的六自由度再入模型,考虑模型不确定和外界干扰对再入姿态控制的影响,提出了一种非线性鲁棒控制策略.首先,根据多时间尺度特性将RLV的再入姿态模型分为姿态角子系统和姿态角速率子系统.其次,对每个子系统分别设计光滑二阶滑模控制器和滑模干扰观测器实现子系统的有限时间稳定.利用干扰观测器可以实现对不确定和外界干扰的精确估计,从而对控制器进行有效的补偿.进而,基于Lyapunov理论证明了整个系统的有限时间稳定.最后,通过仿真验证了提出的控制策略具有良好的控制性能和鲁棒性.     

重复使用运载器预测与健康管理(PHM)技术研究

为了实现传统一次性运载火箭的可重复使用特性,提高重复使用运载器的安全性、可靠性及维修保障性,破解重复使用运载器研制难度大、技术风险高的难题,研究了一种重复使用运载器的预测与健康管理系统方案;该系统采用一种“机载-地面”辅助决策的系统设计方案,机载部分采用分层分布式的系统架构设计方案,地面部分采用区域管理和综合调度的设计方案,有效实现运载器在线式健康状态监测与诊断;重复使用运载器预测与健康管理设计方案的应用,确保运载器在全寿命周期内,实现在线实时故障检测、故障预测和健康评估,为故障处理、维修保障和系统操作优化提供决策支持,显著提升了重复使用运载器的安全性、可靠性、保障性和效费比.     

测发控软件组态开发平台的设计与应用

通过配置和定制式开发,为了适应并满足快速构建运载火箭测发控软件的业务需求,提出一种以实时内存数据库为核心,多个软件构件为基础的组态式软件开发平台;为设计人员提供了统一的开发接口和应用模式,可根据具体需求选择不同的构件和模块进行组态配置和定制式开发;目前在该平台基础上开发的数十项测发控软件已经成功应用在多个运载火箭型号之中,证明其灵活的结构设计和高复用构件能够很好地满足需求的快速响应,极大提高了测发控软件的实时数据服务与应用水平.