一种用于火箭推力故障模式下自主控制的平衡飞行理论方法技术

本发明专利技术公开一种用于火箭推力故障模式下自主控制的平衡飞行理论方法，首先对火箭在推力故障下进行飞行运动分析，获得火箭在径向和周向的受力情况，以及对火箭高度和速度的作用效果；其次对火箭连续机动变轨的飞行力学过程建立动力学模型，获得火箭飞行的动力学方程；接着对火箭的状态进行判断得到火箭的飞行状态(基于平衡飞行理论)；最后对火箭进行自主制导控制。应用本发明专利技术方案，可以有效解决火箭在发动机推力下降故障模式下的在线自主制导控制，并给出了解析理论，可适应不同参数类型火箭和故障模式，计算量小，适合于在线应用。适合于在线应用。适合于在线应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于火箭推力故障模式下自主控制的平衡飞行理论方法


[0001]本专利技术涉及航天航空
，具体涉及一种用于火箭推力故障模式下自主控制的平衡飞行理论方法。

技术介绍

[0002]运载火箭各系统都是精细化设计和大量试验的产物，具有非常高的可靠性，但根据墨菲定律，在执行任务过程中，还是不可避免地会遭遇各种不同的故障，且故障模式和发生的时刻都是不确定的。
[0003]在全箭众多的故障模式中，动力系统故障是运载火箭最经常发生的，往往也是后果最严重的。对现有故障数据的统计表明：火箭动力飞行段大约有60％的故障是动力系统故障；特别是重型运载火箭，在以大幅提升运载能力为目标的设计约束下，通常会采用并联多助推器的捆绑方式，这在一定程度上也增大了动力系统发生故障的概率，严重时则直接导致飞行任务失败。
[0004]发生在大气层外的非致命发动机故障是一种典型情况。1964年，土星1号火箭在实际飞行117秒时，1台H-1发动机突然提前关机。1970年4月11日，发射阿波罗13号飞船的土星5号运载火箭二级主发动机因故提前132秒关机。2017年7月本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于火箭推力故障模式下自主控制的平衡飞行理论方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、进行推力故障模式下火箭的飞行运动分析，获得火箭在径向和周向的受力情况，以及对火箭高度和速度的作用效果；步骤二、建立火箭飞行过程的动力学模型，获得火箭飞行的动力学方程表达式1)：其中：β表示射程角，r表示地心距，t表示时间，μ表示地球引力系数，a
r
表示推力加速度的径向分量，a
θ
表示推力加速度的周向分量；步骤三、对火箭的状态进行判断：若火箭的推力加速度a
c
满足表达式12)，则火箭进入平衡飞行状态：其中：n为目标圆形轨道的飞行角速度，ω为射程角速度，g0为圆轨道引力加速度，若火箭的推力加速度a
c
满足表达式15)但不满足表达式12)，则火箭进入准平衡飞行状态；其中：Δh为高度裕度；v
θ
为故障时刻的周向速度分量，若火箭的推力加速度a
c
不满足表达式15)，则火箭进入大气层坠毁；步骤四、进行自主制导控制，具体是：平衡飞行过程中，通过表达式3)获得最佳制导律Θ
P
，通过表达式6)得到从椭圆弹道到平衡飞行的圆轨道的机动变轨时间T：
准平衡飞行过程中，通过表达式18)得到从准平衡飞行达到平衡飞行的过渡时间ΔT，通过表达式21)获得最佳制导律Θ
P
：：...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟云鹤，陈琪锋，罗宗富，连一君，
申请(专利权)人：深圳三零三防务科技有限公司，
类型：发明
国别省市：