[发明专利]一种运载火箭子级落区范围控制系统

说明书

本发明公开一种运载火箭子级落区范围控制系统，包括栅格舵结构系统、栅格舵控制系统、栅格舵遥测系统和地面信息接收系统。在控制单元对姿态、位置、速度等测量信息的解算下，通过发送指令控制伺服机构偏转舵面，实现运载火箭子级姿态稳定，并导引其向目标落区飞行着陆；通过遥测系统和地面信息接收系统对子级再入飞行信息的进行测量和接收，实时监测子级状态信息。所述系统综合本发明公开的飞行控制时序和流程，使其具备对运载火箭改动量少、对运载能力损失小、不影响运载火箭主任务飞行安全、可大幅缩小运载火箭子级落区范围、实时监测子级返回信息等优点。

技术领域

本发明涉及一种运载火箭子级落区范围控制系统。

背景技术

我国运载火箭子级落区散布范围一般宽30公里，长50～70公里，当前每年执行20～30余次的高密度航天发射任务，每次均需疏散数万群众，子级残骸砸毁房屋、高压线、农田、高速公路等民用设施，污染水源，给落区群众的生命财产安全带来严重危害，频繁大规模的疏散，已经严重扰乱了落区人民正常生活生产秩序，严重影响了中国航天的正面形象。

随着落区经济的发展，人口密度不断加大，子级残骸散布不确定性引发落区安全状况日益加剧，由于无定位装置，残骸搜索和失控时间较长，给当地政府和军分区带来极大处置难度，迫切需要从技术上快速高效解决落区安全问题。我国当前尚不具备运载火箭子级落区控制能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种运载火箭子级落区范围控制系统，以现役运载火箭为基础，对运载火箭子级较少改动的同时完成子级残骸的落区范围控制。

本发明的技术方案是：一种运载火箭子级落区范围控制系统，包括栅格舵结构系统、栅格舵控制系统、栅格舵遥测系统和地面信号接收系统；

栅格舵结构系统安装于运载火箭子级级间段上，在运载火箭主动上升飞行段，栅格舵处于收拢状态，即贴合箭体；在运载火箭子级返回段，栅格舵处于展开状态；所述栅格舵结构系统用于提供在子级箭体再入返回时的气动操纵力矩，改变子级箭体姿态；

栅格舵控制系统主要单机安装于运载火箭子级箱间段内，用于实时探测运载火箭子级状态信息，并不断发送控制指令，依据控制指令，栅格舵在伺服机构的作用下进行偏转，导引子级箭体朝目标落区飞行；

栅格舵遥测系统安装于运载火箭子级箱间段内，用于实时将运载火箭子级的探测信息发送至地面信息接收系统；

地面信号接收系统布置在地面落区安全区域，用于接收子级遥测数据，预报子级实时位置。

所述栅格舵结构系统包括四个栅格舵舵面、四个栅格舵解锁机构、四个栅格舵展开机构和四个栅格舵传动机构，每个成90°周向均布安装在子级级间段上；

所述栅格舵舵面，整体结构外形依据气动特性进行设计为弧面，贴合箭体安装，并采用具备能抵抗再入气动力和热的材料进行制造；

所述栅格舵解锁机构，安装于子级级间段上，与栅格舵舵面顶端相连，用于运载火箭上升段锁止舵面和返回段解锁舵面；

所述栅格舵展开机构，与栅格舵舵面根部相连，用于在海拔高度大于110公里时，展开90°并锁定栅格舵舵面；

所述栅格舵传动机构，安装于子级级间段上，与展开机构相连，利用伺服机构装置驱动栅格舵舵面偏转；

所述的栅格舵控制系统包括控制单元、时序控制器、伺服机构和电池：

所述的控制单元，对运载火箭子级的实时速度、位置和姿态进行实时探测，并计算控制量和舵偏角，输出控制指令，控制运载火箭子级姿态稳定，导引运载火箭子级向预定落点飞行；

所述的时序控制器，通过分离信号进行启动，实施对运载火箭子级返回段的飞行时序进行控制；