德尔它运载火箭数字控制系统的发展

本文介绍的是国家航空和宇宙航行局的德尔它运载火箭数字飞行控制系统的发展步骤。文中讨论了两级控制只用一个敏感元件的德尔它数字控制系统。该敏感元件作为姿态基准用于获得稳定性所需要的角速率信息。用单个敏感元件作为姿态基准,数字滤波器综合起来便可提供满意的稳定性范围。文章也介绍了从系统的技术要求到飞行结果的整个发展情况。     

数字自动驾驶仪设计与计算机容量研究(最后技术报告)

这篇报告介绍的是NASA12-2048号合同研究期间所得到的研究成果。报告详细地描述了典型的运载器所用的数字飞行控制系统的设计方法,这些运载器(宇宙神/半人马座,宇宙神/伯纳Ⅱ,土星IB/半人马座,以及土星V/旅行者)将在今后十年用于各种空间技术。分析与设计运载器稳定性所要求的数字自动驾驶仪的增益和滤波器,导致研制一个能够适应上述任何一个或者所有运载器的飞行控制要求的单一的软件组合。报告对这种软件编排连同系统所要求的定时容量及输入/输出等做了综合描述。最后讨论了每种运载器系统的混合实时仿真所得到的结果;这些结果表明单一的飞行控制系统的能力和性能。     

大力神ⅢC数字飞行控制系统

本报告介绍了大力神ⅢC运载器所使用的新的数字飞行控制系统(DFCS)的研制情况及其特性。在这个系统里,助推阶段和滑行阶段的飞行方程与制导方程由一个新的通用数字计算机按时间分割进行计算。此系统的软件可适应范围广泛的飞行任务和多种载荷。此系统的软件还有故障检测和修正逻辑,从而提高了任务的可靠性。本报告讨论了研制数字飞行控制系统软件的专门方法和技术,也讨论了研制过程中有关数字滤波器精度、环境噪声感受度以及弯由振型折叠效应等问题的采些解答。     

德尔它Ⅱ——第十三代德尔它运载火箭

本年度第十三代德尔它运载火箭——德尔它Ⅱ可望首次发射。它是为美国空军军用发射任务研制的,但也要打入商业发射市场。这里简要地介绍这一新型的运载器。     

拖曳系统中运载器静态控制律研究

文中在运载器“准平衡”的假设下，研究了拖曳系统在铅垂面和水平面内稳定平衡飞行时运载器保持平衡飞行的控制律。仿真计算表明，所采用的控制律可以满足运载器飞行轨迹跟随拖曳飞机飞行轨迹时的飞行平衡特性。     

消耗性运载器的新生命

本文介绍了消耗性运载器怎样获得新生的,以及发展前景。着重叙述了大力神、德尔它、宇宙神-半人马座、阿里安、质子号、长征等运载器的近况及发射卫星的价格。     

美航宇局研究载货的航天飞机衍生运载器

美航宇局正在研究一种由航天飞机衍生的载货运载器。称为航天飞机-C,它到1992～1993年进行任务飞行。这种运载器将作为一种过渡性重型运载器,将一直使用到90年代末美国国防部研制成先进运载系统为止。     

基于侧喷流直接力技术的运载器姿态控制方法

侧向喷流直接力控制技术已在大气层外动能拦截器和大气层内防空导弹中得到成功应用.运载火箭作为跨大气层飞行器,可以尝试采用该技术进行姿态、轨道控制.介绍了一种由侧向喷流发动机作为姿态控制执行机构的运载器,建立了运载器在大气层外飞行条件下的姿态动力学模型并设计了姿态控制规律.仿真结果表明,在姿控发动机存在安装误差的情况下,所设计的控制规律可以实现对运载器姿态的控制,通过选择控制器参数改变系统的响应特性可以满足迅速、精确、稳定地控制系统的要求.由此可见,采用侧向喷流直接力姿态控制系统能够完成运载器姿态控制任务.     

英国的低成本小型航天飞机——空中客车Ⅱ型

本文概述空中客车Ⅱ型初期方案研究结果。空中客车Ⅱ型是小型、飞机式、两级完全重复使用运载器。它的设计思想和20年前研究的欧洲宇航运输机方案极相似,但是利用阿里安、协和号飞机和航天飞机的研制成果,本文研究已得出如下初步结论:1)空中客车Ⅱ型是一种非常有用的、销路广的运载器,它的设计原则是研制时间短,研制成本低,可能成为世界上第一个完全重复使用的运载器、从而极大地降低空间运输成本并有可能使欧空局和美国航宇局计划的空间站实现一般商业应用。2)空中客车Ⅱ型是利用当代技术的方案。它能采用现有发动机,不涉及困难的设计问题。当代技术水平能满足它的设计思想要求。3)空中客车Ⅱ型每次飞行费用相当于美国航天飞机的1/1000,这是完全重复使用航空班机操作方式的优点。4)空用客车Ⅱ型将能与一次使用性运载器相竞争。当它的研制还处于样机阶段,就可用于营业。5)空中客车各级的研制费用和先进验证飞机的费用相当,大约为几亿英镑,仅英国政府就能负担起它的研制费用。6)研制空中客车Ⅱ型还有重大的政治目的,它将能为英国在今后六年中用世界上最先进运载器把两名宇航员送入轨道。它的研制费用和法国使神号航天飞机相当,但每次飞行费用只相当于使神号的1/250,这是因为使神号航天飞机是用一次性使用运载器送入轨道的。和法国合作研制空用客车Ⅱ型也许是很吸引人的。看来进一步研究空中客车Ⅱ型是很值得的。     

改进过渡级喷注器计划/过渡级-多用途上面级

改进过渡级喷注器计划/过渡级继1981年10月31日和1982年3月6日大力神ⅢC获得高度成功的飞行之后已经进入了飞行验证阶段。改进过渡的喷注器计划(ITIP)研制的是AJ10-138A型发动机,该发动机在性能上较1964年以来使用的AJ10-138型过渡级发动机有很大的提高。性能的提高是通过重新设计喷注器后实现的。此外,采用15穴双调谐声腔实现了动力燃烧稳定性。改进过渡级喷注器计划/过渡级研制成功后,其主要设计用于德尔它运载火箭和日本的N-Ⅱ运载火箭上。该两种运载火箭选用了改进过渡级喷注器计划来提高其第二级的性能,以便运载更重的有效载荷。这种改进过渡级喷注器计划发动机在当前和未来的上面级应用上还具有相当大的性能增长潜力。本文综述了改进过渡级喷注器计划发动机的设计、过渡级首次成功飞行的结果、在德尔它和N-Ⅱ运载火箭上的应用、以及该发动机性能进一步增长的潜力。     

运载器姿态控制重构研究

运载器发动机推力下降故障模式较为常见,对于典型的非致命故障采取姿态重构控制技术往往可以挽救一发飞行任务。随着计算机软件与硬件技术水平的提升,控制重构技术具有重大的意义。在此,开展了运载器故障动力学建模研究,提出了运载器重构控制技术方案。介绍了一种姿态重构控制技术研究成果,包括控制律设计与控制重分配方法,并针对所提出的姿态重构方法开展了仿真验证,结果表明姿态重构技术在发动机推力故障下仍可保证运载器良好的姿控性能与稳定能力。最后展望了智能控制技术发展前景。     

结构余度评估法

本文介绍了由马歇尔航天飞行中心管理的航天运载器在对其结构余度确定过程中所用的结构设计与验证方法。报告引用航天飞机的结果和组织实施,作为对所讨论的技术说明。本报告还提供马歇尔航天飞行中心和它的合同单位完成的系统分析与部件分析。分析方法及其验证都作了一一介绍。用航天飞机说明本方法,但也适用于其它航天运载器。     

火箭发动机的工况监测系统

要实现确保进入空间的目标,重点是降低有效载荷发射成本,提高可靠性。先进运载系统将降低地面操作费用,提高任务可靠性,并且要根据需要做飞行后的检测和维修,而不做例行或定期检测。为此,必须提高技术水平。美国空军宇航实验室已开始执行火箭发动机工况监测系统(RECMS)计划,旨在确定并验证(通过试验)在先进运载系统的研制期间可以应用的关键系统技术。RECMS计划把发动机监测作为和发动机控制器、火箭监测系统及地面处理系统完全一体化的系统,以便在提高发动机可靠性的同时,还保证飞行任务的成功。系统部件通过工况和性能敏感器进行监测,用诊断和预报算法进行分析,通过使用其他先进研制计划验证过的硬件的系统试验进行验证。本文提出了验证火箭发动机工况监测系统关键技术(敏感器、工况/安全监测算法、地面检测设备和专家维修系统数据库)的途径、技术和计划。     

简讯

印度研制可重复使用运载器目前,印度可重复使用运载器的研制工作正处于方案论证阶段,已经完成了技术验证机的结构设计和制造工艺研究。该验证机计划于两年后发射升空。按照目前的设计方案,该可重复使用运载器将采用二级结构,第1级为带翼体,可飞行到100 km左右的高度,速度约达轨道速度的一半。在发动机燃料耗尽后,第1级再入大气层,像飞机一样水平降落在机场跑道上。运载器的第2级将有效载荷送入轨道后,再入大气层并利用气囊在海洋或陆地上回收。现在可重复使用运载器的气动力特性、基本轨道、电子设备配置、结构设计以及制造工艺研究都已完成…     

波音公司将研制德尔它2重型火箭

波音公司将研制一种提高推力的德尔它２火箭,以便在２００１年１２月发射喷气推进实验室的航天红外望远镜装置（ＳＩＲＴＦ）,这种火箭的运载能力将比德尔它２提高１０％,即可把总重２０６４ｋｇ的有效载荷送入同步转移轨道。提高推力的德尔它２火箭称作为德尔它２重型火箭,它将采用德尔它３的,直径为１．１７ｍ的较大型捆绑式固体火箭助推器来代替现在的,直径为１．０２ｍ的标准助推器。德尔它２重型火箭将采用９个较大型的助推器,但都不装推力向量控制喷管。德尔它３火箭有３个助推器上装了这种控制喷管。波音公司现正在向商业部门…     

航天飞机实时专家系统遥测分析

在早期有人驾驶的宇宙飞船飞行期间,地面遥测系统的主要作用是对飞行控制器的数据进行显示。当有人驾驶的空间飞行变得复杂以后,对飞行控制器能同时监控系统和重新调整系统工作的要求更高了。这样对能减少飞行控制的工作负荷的自动遥测监控系统引起了兴趣。伦登的B.Johson航空中心的飞行操作管理局研究出了五层模型以综合各种监控和分析技术,如:数字滤波、故障检查算法及专家系统。本文介绍了这五层模型,并且说明了它如何用于指导飞行控制的样机制作工作。介绍了一些初始专家系统的结果。本文还介绍了当前正在研制的综合样机,它能提供实时专家系统,帮助在飞行控制中心的飞行控制器来监控航天飞机通讯系统。     

人工智能在未来空天飞机的指挥和控制中的应用

未来的低成本“空天飞机”运载器将会非常注重降低操作费用。同时,也可能要求这种运载器以无人驾驶或自动化方式完成其大部分飞行任务。因此,要求自动控制系统和数据译码非常可靠。甚至在其发射中途出现故障时,也需要使飞行器成功地回收,这样就需考虑飞行控制的安全规范方面的要求。看来人工智能将是获得费效比低,自动化和可重复使用的运载系统的关键技术。但对其具体应用必须要根据已有技术仔细地进行审查。要求这种系统具有的主要功能是运载器整个使用周期内,远离运载器并能作出快速有效决策的操作员的“透明性”,以及在得到了操作经验情况下,能够扩充系统的“可教育性”。     

可重复使用运载器上升段运动分析

本文简要介绍了可重复使用运载器的特点和飞行过程,并针对串联两级可重复使用运载器,在建立其动力学数学模型的基础上,计算分析了其上升段的动力学运动过程,可为RLV的上升段弹道优化设计以及RLV方案研究提供有力的支持.     

日本H-1运载火箭的研制情况

宇宙开发事业团在仿制美国雷神-德尔它运载火箭的基础上研制成了N系列运载火箭,之后,为了进一步满足本国卫星用户对大容量重型卫星的需要,又在积极从事性能好、运载能力大、制导精度高、工作可靠的H-1运载火箭的研制工作。H-1运载火箭的研制原则有两条:一条是尽量利用N系列火箭现成的部件与技术(其中有些是从雷神-德尔它火箭那里延续下来的),另一条是新研制象低温推进和惯性制导这样先进的宇航系统。本文扼要介绍H-1火箭的研制计划,总体结构,设计参数与工作能力,同时还要介绍诸如低温液氢-液氧发动机、低温贮箱、第三级固体推进剂火箭发动机以及惯性制导装置等主要系统的研制现状。     

惯性上面级验收破坏数据库

本文介绍在惯性上面级的部件、运载器验收试验中得到的破坏数据库;提供了八个飞行运载器的试验环境、破坏类型和试验顺序对破坏趋势的曲线。部件与运载器两者的试验计划均按军标1540A进行。试验结果列成表并以计算机的格式贮存,以便按部件、运载器、环境、破坏类型、破坏原因等进行检索。验收试验数据库包括首批八发惯性上面级飞行运载器的系统级试验以及用于这些系统的几千次部件试验结果。用来作比较的鉴定计划的试验结果取自文献[1]与[2]。