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运载火箭非火工分离机构技术发展与展望

宇航学报 2023年第3期44卷 334-347页

作者：王国辉张宏剑吴会强中国运载火箭技术研究院北京100076 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对国内外运载火箭分离技术进行系统研究,具体包含助推分离、级间分离、整流罩分离及有效载荷分离等四类形式。结合非火工分离机构技术发展需求,从连接形式与驱动能源两个方面对分离机构技术进行综合分析,对比分析了各分离机构技术特点... 详细信息

针对国内外运载火箭分离技术进行系统研究,具体包含助推分离、级间分离、整流罩分离及有效载荷分离等四类形式。结合非火工分离机构技术发展需求,从连接形式与驱动能源两个方面对分离机构技术进行综合分析,对比分析了各分离机构技术特点,并对非火工分离机构产品发展趋势进行研究展望,旨在为运载火箭非火工分离机构技术创新与产品系统性发展提供参考。

关键词：运载火箭助推分离整流罩分离非火工分离机构

新一代中型系列运载火箭长征八号的发展及其关键技术

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宇航学报 2023年第4期44卷 476-485页

作者：宋征宇刘立东陈晓飞徐珊姝吴义田中国运载火箭技术研究院北京100076 北京宇航系统工程研究所北京100076

回顾长征八号系列运载火箭的发展,其研制定位填补中国太阳同步轨道3 t至4.5 t运载能力空白,并衍生出对3 t以下运载能力覆盖的无助推器构型,从而构成中国新一代主力中型火箭。在此基础上开展了长征八号改进型火箭的研制工作,进一步提升... 详细信息

回顾长征八号系列运载火箭的发展,其研制定位填补中国太阳同步轨道3 t至4.5 t运载能力空白,并衍生出对3 t以下运载能力覆盖的无助推器构型,从而构成中国新一代主力中型火箭。在此基础上开展了长征八号改进型火箭的研制工作,进一步提升运载能力和缩短发射周期。文中介绍了长征八号基本型所突破的关键技术,以及探讨了改进型研制中在氢箱闭式自生增压、3.35 m直径PMI夹层氢氧共底贮箱设计等关键技术上的创新;并结合文昌商业发射工位的建设,对未来长征八号系列运载火箭的发展进行了展望。

关键词：长征八号中型火箭关键技术改进研制

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运载火箭可重构性及评价方法研究

宇航学报 2023年第9期44卷 1305-1316页

作者：张智马英朱海洋杜昊昱苗新元中国运载火箭技术研究院北京100076 北京宇航系统工程研究所北京100076

可重构概念在各行各业被广泛使用,但其定义、目标、方法均无统一认识。基于梳理的一些领域或专业的可重构概念,从系统的概念出发,探讨了系统重构的基本概念。在基本概念的基础上,探究了可重构运载火箭的概念,初步提出了一次性运载火箭... 详细信息

可重构概念在各行各业被广泛使用,但其定义、目标、方法均无统一认识。基于梳理的一些领域或专业的可重构概念,从系统的概念出发,探讨了系统重构的基本概念。在基本概念的基础上,探究了可重构运载火箭的概念,初步提出了一次性运载火箭可重构的定义和目标,提炼可重构运载火箭的特征。从目标可达能力和系统可控能力两个方面,给出了运载火箭可重构性评价方法,通过仿真算例验证了方法的有效性。最后,对可重构运载火箭后续需重点开展的工作提出建议。

关键词：运载火箭系统重构可重构性评价

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升力式飞行器集结轨迹实时规划方法

宇航学报 2023年第8期44卷 1195-1202页

作者：薛光伟辛万青傅瑜北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对升力式飞行器在强干扰环境下集结的问题,提出一种可达时间快速计算方法以及集结轨迹规划方法。在满足平衡滑翔条件的前提下,提出能量航程剖面上最快到达与最慢到达对应的两种轨迹模式,推导了两种轨迹满足的条件,基于双层牛顿割线法... 详细信息

针对升力式飞行器在强干扰环境下集结的问题,提出一种可达时间快速计算方法以及集结轨迹规划方法。在满足平衡滑翔条件的前提下,提出能量航程剖面上最快到达与最慢到达对应的两种轨迹模式,推导了两种轨迹满足的条件,基于双层牛顿割线法,构建一种可达时间实时求解方法,形成了升力式飞行器集结轨迹实时规划方法。仿真结果表明,提出的集结轨迹规划方法能够完成未知强干扰作用下升力式飞行器的实时集结轨迹规划。

关键词：升力式飞行器可达时间双层牛顿割线法轨迹规划

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运载火箭加速度计反馈主动减载实施效果评价

宇航学报 2022年第4期43卷 393-402页

作者：赵永志王紫扬宋征宇张普卓北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对运载火箭加速度计反馈主动减载实施效果评价,提出一种基于主动减载姿态动力学稳态分析的评价方法,在传统的“载荷侧滑角”评价指标基础上增加了“姿态偏差”、“摆角需求”和“弹道偏离”评价。稳态分析中考虑了结构干扰的偏置效应... 详细信息

针对运载火箭加速度计反馈主动减载实施效果评价,提出一种基于主动减载姿态动力学稳态分析的评价方法,在传统的“载荷侧滑角”评价指标基础上增加了“姿态偏差”、“摆角需求”和“弹道偏离”评价。稳态分析中考虑了结构干扰的偏置效应以及质心运动对风的抵消效应,重点推导了风切变对于火箭姿态动力学特征参数的影响机理。某型号案例分析结果表明,在典型“平稳风+切变风”风场作用下,主动减载技术在4项评价指标上均取得理想实施效果,并且显著缓解风切变导致的姿态参数快变现象。

关键词：运载火箭主动减载风切变结构干扰效果评价

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数据驱动的运载火箭氧涡轮泵异常分析方法

宇航学报 2022年第7期43卷 964-973页

作者：王冠王婧雨刘巧珍宋征宇北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

基于模糊聚类和LSTM网络,提出了一种数据驱动的运载火箭发动机氧涡轮泵数据异常分析方法。通过模糊聚类对工况复杂,标签不完整的数据样本进行预分类,得到完整的标签并且分析特征贡献度,为LSTM网络的特征筛选和训练打下基础;通过LSTM网... 详细信息

基于模糊聚类和LSTM网络,提出了一种数据驱动的运载火箭发动机氧涡轮泵数据异常分析方法。通过模糊聚类对工况复杂,标签不完整的数据样本进行预分类,得到完整的标签并且分析特征贡献度,为LSTM网络的特征筛选和训练打下基础;通过LSTM网络对氧涡轮泵数据进行预测,并计算预测结果与原始数据之间的平均误差,再根据非参数阈值计算方法计算的阈值判据来判断设备是否异常,最终实现了氧涡轮泵数据驱动的故障检测报警,相较于红线阈值检测方法准确率提升7%。

关键词：火箭发动机故障检测氧涡轮泵模糊聚类长短期记忆网络

重复使用火箭着陆缓冲的机构冲击动力学分析及实验验证

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第6期58卷 977-988页

作者：袁晗王小军张宏剑牟宇王檑王辰北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

为描述运载火箭着陆引起的着陆缓冲机构横向振动,提出一种等效模型,将着陆引起的激励等效为冲击激励和稳态激励的叠加。采用假设模态法求解着陆缓冲机构的横向振动模态,并考虑轴向力与横向振动的耦合,进一步通过模态叠加法求解振动响应... 详细信息

为描述运载火箭着陆引起的着陆缓冲机构横向振动,提出一种等效模型,将着陆引起的激励等效为冲击激励和稳态激励的叠加。采用假设模态法求解着陆缓冲机构的横向振动模态,并考虑轴向力与横向振动的耦合,进一步通过模态叠加法求解振动响应,得到由着陆冲击引起的着陆缓冲机构横向振动的半解析解。基于真实产品进行的垂直着陆冲击实验结果表明,该模型可较精确地描述着陆缓冲机构横向振动的响应和最大弯矩。基于该模型,分析着陆缓冲机构的构型参数和材料强度对着陆缓冲机构的影响,研究结果可为实际工程相关着陆缓冲机构的参数设计提供指导。

关键词：重复使用火箭着陆缓冲机构着陆冲击振动理论模型参数设计

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火箭返回制导动力着陆段的自适应启动方法

宇航学报 2022年第7期43卷 890-901页

作者：袁晗王小军牟宇张宏剑张普卓北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对重复使用火箭垂直返回着陆问题,提出了一种燃料最优的动力着陆段自适应启动方法。首先,将燃料最优启动点对应的动力着陆轨迹的推力剖面和攻角剖面描述为解析的形式,该解析形式中攻角剖面由状态量唯一确定,推力剖面仅含一个待定参数... 详细信息

针对重复使用火箭垂直返回着陆问题,提出了一种燃料最优的动力着陆段自适应启动方法。首先,将燃料最优启动点对应的动力着陆轨迹的推力剖面和攻角剖面描述为解析的形式,该解析形式中攻角剖面由状态量唯一确定,推力剖面仅含一个待定参数。随后,通过预测具有上述解析剖面形式的轨迹判断是否启动动力着陆。计算中引入松弛终端位置约束的策略求解推力剖面待定参数,由终端位置约束判断是否满足燃料最优启动条件。上述策略将燃料最优启动条件的判断问题简化为单一变量求解问题,实现了该问题的快速求解。仿真结果表明,该方法得到的启动点与数值优化方法得到的燃料最优启动点接近,且求解过程稳定、计算效率高。

关键词：重复使用火箭返回制导燃料最优自适应启动

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运载火箭飞行载荷联合优化控制技术

宇航学报 2022年第10期43卷 1291-1301页

作者：袁赫李静琳宋征宇赵永志徐姗姝曾耀祥北京宇航系统工程研究所北京100076 中国运载火箭技术研究院北京100076

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... 详细信息

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%。

关键词：运载火箭模块化联合优化载荷控制