国外固体运载火箭技术的新进展与启示

固体运载火箭作为快速进入空间的有效手段,已成为目前各国航天运输系统的重点发展方向之一。通过对国外固体运载火箭技术的发展脉络进行分析,研究其发展历程及特点,从四方面总结出其发展趋势,即向低成本、高可靠、快速机动发射发展;向固体运载与导弹技术共用发展,深层次拓宽军民融合领域;向与捆绑式运载火箭的大型固体助推器技术共同发展,并充分利用成熟技术;向模块化、可扩展化设计发展。最后,对国内发展固体小型运载火箭提出了相关建议。     

运载火箭固体助推器的应用

随着航天事业的发展,需要向空间发射的大型有效载荷将越来越多。预计在本世纪最后十年,全世界近地轨道有效载荷年发射量将达2200～2700吨。因此,不论对于军用还是民用发射任务来说,如何在保证安全和可靠性的同时降低成本已成为各国普遍关心的问题。 为缩短研制周期,降低研制费用,应尽量发挥已有的动力装置的作用。采用捆绑助推器的方法可以实现提高运载能力的要求,因而已被世界各国所采用。     

小型全固体运载火箭的发展

介绍了小型全固体运载火箭的技术特点和主要型号的性能水平;分析了小型运载火箭用固体发动机的当前技术水平.     

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.     

机载固体运载火箭能力分析及轨道计算

以我国现有固体火箭发动机为动力装置，以带翼的三级固体运载火箭分析模型为依据，探讨机载火箭发射小型低轨卫星的可行性和现实性。     

FG—02“长征一号”运载火箭第三级固体发动机

ＦＧ－０２固体火箭发动机是中国“长征一号”运载火箭的第三级动力装置,由中国航天工业总公司第四研究院于１９６５开始研制,１９７０年４月２４日成功地应用于发射“东方红一号卫星     

基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化

固体运载火箭设计属于典型的多学科设计问题,为提高同体运载火箭设计水平和缩短研制周期,提出了基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化方法.建立了固体运载火箭多学科系统分析模型,以卫星轨道设计计算得到的运载火箭关机点参数和最小火箭起飞质量为设计准则.采用物理规划方法构造系统级火箭总体设计优化模型,以发动机总体性能指标为设计准则,采用物理规划方法构造子系统级发动机设计优化模型.通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足火箭运载能力的各级固体发动机最优设计结果,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力-时间曲线.     

中国航天固体火箭技术的发展

叙述了20世纪50年代以来中国航天固体火箭推进技术的发展历程，介绍了9种最具代表性的固体火箭发动机的技术特征、研制过程、地面试验和飞行情况，这些发动机分别应用于中国的探空火箭、运载火箭上面级和应用卫星变轨系统。文中还简要地评述了中国固体推进各单项技术的发展水平。     

中国空间用固体火箭发动机的发展

中国从１９５８年开始复合固体推进剂火箭发动机的探索和研制工作。根据航天技术发展的需求，促使复合固体推进剂火箭发动机从小到大逐步发展起来。在三十多年的研制过程中。解决了壳体材料和成型工艺、推进剂配方和装药工艺、喷管和推力向量控制技术，安全点火和高空点火技术、各种环境试验技术、无损检测和质量保证技术、地面试验和测试技术等。已形成了固体火箭发动机研究、设计、试验、生产配套的基本条件，同时为中国卫星发射提     

关于发展商业小火箭的几点思考

近年来,小卫星已成为发展最迅猛、最具活力的商业航天领域,受到国际社会的广泛重视,其发射服务也成为商业航天创投的热点。全面梳理国外商业小火箭发展动态,在总结商业小火箭发展技术特点的基础上,通过分析和思考当前商业小火箭发展中面临的问题,如火箭能力与任务需求的匹配性、研发周期与方案设计的匹配性等,给出我国商业小火箭发展的建议,以期为其更好的发展提供新的思路。     

运载火箭动力系统故障下制导控制技术研究进展

动力系统故障是导致运载火箭发射任务失败的最常见原因,从动力系统故障建模、自主制导和容错控制方面,系统地阐述了动力系统故障下运载火箭制导控制技术的研究进展,为发展新型制导控制算法提供了思路。建立了推力下降故障和执行机构故障的数学建模,并对比了国内外先进运载火箭的制导控制性能;总结了动力系统故障下自主制导所涉及的轨迹优化和制导算法;在被动、主动容错控制框架内,回顾了典型的故障诊断、控制重构、容错控制和震动抑制方法;同时,概述了人工智能技术在自主制导和容错控制方面的应用;结合“会学习”的运载火箭概念,讨论了人工智能技术在促进运载火箭自主化和智能化方面的发展趋势,对未来智慧火箭的制导控制技术进行了展望。     

中国运载火箭地面系统发展方向研究

地面系统用于支持和保障火箭的发射与试验,对火箭的使用性能、发射能力、发射场配置及工作流程等有重要的影响。调研了国外运载火箭地面系统发展现状,总结了国外运载火箭地面系统发展趋势。从快速发射、简易发射、安全发射、自动发射和通用发射等方面提出了地面系统发展思路和主要关键技术,为我国后续运载火箭地面系统发展提供参考。     

固液捆绑运载火箭测试发射特点及展望

长征六号甲是我国首型采用固液捆绑构型的中型低温动力运载火箭,文章简单介绍了该型火箭测试发射任务执行基本情况,总结分析了火箭在发射场执行测试发射任务的技术特点、流程特点、任务保障特点及应对措施。提出基于固液捆绑火箭的快速测试发射技术发展方向,分析了火箭新技术应用、测试发射流程优化、发射场能力建设等方面的发展需求,为型号研制工作及发射场测试发射能力提升提供有益参考。     

一种多级全固体运载火箭上升段自主制导方法

针对多子级全固体运载火箭在终端多约束下的耗尽关机制导问题,设计了一种基于“助推-滑行-助推”飞行模式的真空段自主制导方法。根据轨道动量矩守恒定律,推导出一种同时具有速度和位置矢量约束的定点制导算法(PA)。在PA理论基础上,建立了满足能量匹配的滑行轨道非线性方程组并降阶至一维迭代求解,解决了多级固定总冲约束的两点边值问题。蒙特卡洛仿真结果表明：该算法对固体运载火箭模型的参数偏差和不确定性具有强鲁棒性,并对多终端轨道任务(不同轨道高度和不同载荷质量)具有较强的自适应能力,因此该算法具有重要的理论意义和工程应用价值。     

基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统研究

简要介绍了PXI总线技术的发展情况,阐明了PXI技术的优越性及其在军事航天领域应用的重要意义。参考现有产品资料,设计了基于PXI总线技术的运载火箭测试发射控制系统的硬件组成和软件框架。该技术的应用将进一步推动运载火箭测试发射系统的智能化、通用化和小型化,从而提高运载火箭的整体性能。     

一种小型固体运载火箭末级多约束制导方法

针对耗尽关机的固体运载火箭末级多约束制导问题,提出了在真空飞行段设计一种具有速度管控能力的多约束制导方法。同时针对速度管控引起的状态矢量耦合问题,基于定点制导算法推导出一种适用于耗尽关机制导的拓展理论算法,通过求解交变姿态速度管控方向实现对耦合项的抑制;并对大气层外“助推-滑行-助推”的任务模式,在此理论基础上推导出滑行点火时间、〖JP2〗需要速度矢量与终端轨道根数之间的理论关系,解决了固体运载火箭在固定弧长条件下的两点边值问题。蒙特卡洛仿真结果表明：该制导算法对不同载荷任务具有较强的适应能力,对模型的参数偏差及不确定性具有高制导精度和强鲁棒性,因此该算法具有一定的理论意义和工程应用价值。     

中国运载火箭液体动力系统发展方向研究

阐述了液体动力系统发展规划研究对运载火箭的重要意义,梳理了国外运载火箭液体动力系统发展态势,初步提出我国运载火箭液体动力系统发展需求及重点发展方向规划,为我国运载火箭液体动力系统发展和航天强国建设提供参考。     

天地往返可重复使用运载器再入飞行GNC系统关键技术

天地往返可重复使用运载器(RLV)在未来天战中将扮演重要角色。目前各军事大国围绕RLV的关键技术开展了广泛深入的研究。再入飞行是RLV飞行任务的重要阶段,而制导、导航与控制(GNC)系统则是RLV的核心系统之一,是RLV再入飞行的“脑系统”。本文分析了RLV在再入飞行阶段GNC系统的任务要求,明确其体系结构,分析GNC系统存在的问题,给出了深入研究GNC系统需要解决的关键技术和进一步研究的方向。     

运载火箭贮箱增压消能器流场数值仿真方法研究

在液体运载火箭贮箱的入口,通常采用增压消能器对贮箱增压气体进行均流、减速,使增压气体平稳、缓慢地降落在推进剂液面上。增压消能器通常由多层筛网、导流锥、扩容腔等部件组成。根据美国NASA的半人马座火箭采用的喇叭口消能器结构和参数,使用计算流体力学(CFD)方法对该种喇叭口形消能器的稳态工作过程进行了数值仿真,获得了消能器工作时的内部流场。通过与美国Lewis中心的消能器试验数据对比,发现仿真结果与试验结果吻合,验证了仿真方法的正确性。研究表明:消能器内部的一级筛网是产生能量损耗的主要来源,设置容腔及增大流通面积能有效降低气体的流动速度,多层筛网对均匀气体分布起到很好的效果。本文应用的流场仿真方法可以推广至其他类型的消能器,为增压消能器的选型、优化设计起到参考作用。