[发明专利]一种内装式空射火箭的射前复合姿态控制方法

说明书

本发明提供了一种内装式空射火箭的射前姿态复合控制方法，具体方法如下：利用稳定伞与反作用力控制环进行复合控制，稳定伞通过支架与箭体连接，反作用力控制环位于箭体尾部并与支架固连。箭机分离后，先由稳定伞进行开环控制，但由于高空气流的影响，箭体不能被准确调整至目标姿态，需要RCS控制环介入。箭上设备根据箭体姿态发出控制指令，控制环接收指令后进行相应的控制。箭体姿态调整至目标姿态后，稳定伞、支架和控制环一并脱落，与箭体分离。本发明属于控制领域，目的是提供一种内装式空射火箭的射前姿态控制方案，利用复合控制手段对处于无控段的空射火箭进行复合控制，使箭体姿态快速稳定调整至最佳点火姿态。

技术领域

本发明涉及火箭姿态控制领域，尤其是在内装式空射火箭姿态控制中运用的一种射前姿态复合控制方法。

背景技术

内装式空射火箭具有发射隐蔽、有效载荷适应性强、机体改装要求低等特点，因此是最具军事应用潜力的空中应急发射方式。由于内装式空中发射方式中箭机分离过程的特殊性，使得火箭出舱后有较大的俯仰角速度，且需要考虑载机安全，火箭需要在离开载机一定距离后点火发射。而分离过程中，从箭机分离到火箭主发动机点火，火箭箭体均处于无控的自由飞行段，箭体姿态在多个自由度上存在转动角速度，因此需要采用辅助姿态稳定与控制手段，以获得合适的发动机点火时机。另一方面，火箭点火前的姿态误差对火箭的运载能力影响极大，点火姿态决定着有效载荷的发射成败与入轨精度。而内装式运载火箭的一级飞行存在初始姿态调整及大迎角飞行等问题，如何保证点火前箭体姿态的快速、稳定控制，使火箭在不影响运载能力的前提下快速、可靠地进入最优飞行弹道，成为制约内装式空中发射技术的主要技术瓶颈之一。

在现有技术中，针对内装式空射火箭的不同的射前姿态控制方法分别存在控制效率，控制精度，实现难度等方面的问题。如美国QuickReach使用的纯稳定伞控制方法，由于是开环控制，尽管能够大致实现控制目的，但火箭的高度和速度损失较大，且开环控制会导致控制精度较低；日本的ALSET计划中涉及的“稳定伞+平台”的控制方案，尽管减小了开环控制带来的不利影响，但平台以及飞轮对箭体的作用依旧通过绳索来传递，这就势必会导致控制效率下降和控制精度不足，且在有横风的情况下抗干扰能力明显不足；而纯反作用力控制方法，“虽然能解决稳定伞控制方法中所涉及的问题，但要想利用RCS单独实现对箭体的控制，难度大，且装置布局以及整个下落过程中的控制设计过于复杂。

现有技术中，“稳定伞+平台”的复合控制方法，是利用稳定伞的优势来降低控制系统设计难度，利用平台来提高控制精度。可在该复合控制的思想上，再做一延伸，采用“稳定伞+RCS”的复合方式来对箭体的射前姿态进行调整，稳定伞可以帮助箭体出舱，并对解决控制前段的控制问题，在箭体姿态接近理想状态时，利用RCS进行直接力控制，控制效率高，抗干扰能力强，能够让箭体快速完成二次姿态修正，减少高度和速度损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种内装式空射火箭的射前复合姿态控制方案，可以实现内装式空射火箭的射前姿态控制，使箭体稳定快速地达到最佳点火姿态，提升控制效率，提高控制精度，减少箭体的高度速度损失，帮助火箭快速进入预定轨道。

本发明的基本思路是在利用稳定伞对空射火箭射前姿态进行大致调整后，再采用RCS控制环进行二次调整，实现对箭体姿态的二次修正，提高箭体姿态调整精度，从而提升点火可靠性和入轨精度。

为实现上述目的，本发明设计的空射火箭射前姿态复合控制方法实现步骤如下所示：

(1)将RCS控制环装配完成后与箭体固连，再把支架与箭体以及RCS控制环固连，最后将稳定伞通过连接扣与支架上的控制绳索连接。

(2)箭机分离后，由稳定伞先将箭体稳定，并减缓箭体下落。同时利用控制绳索和支架的作用，锁止箭体在滚转通道的自由度，同时得到一个较为合理的火箭姿态。