[发明专利]航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法及装置

权利要求书

1.一种航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

以航天运载器上面级的横截面的中心为坐标原点O，以航天运载器上面级偏航方向经过原点O的直线为X轴，以航天运载器上面级俯仰方向经过原点O的直线为Y轴，建立平面直角坐标系OXY；

在所述平面直角坐标系OXY的4个象限线上分别对应设置1台第一发动机，第一发动机的推力线平行于航天运载器上面级的纵轴，且指向航天运载器上面级的头部；第一发动机的推力线与航天运载器上面级的纵轴之间的距离为d；

在航天运载器上面级的周向设置4台第二发动机和4台第三发动机；

4台所述第二发动机分别对应设置在4个象限线上，所述第二发动机的推力线平行于其所在的象限线，并指向航天运载器上面级的纵轴，所述第二发动机的推力线与航天运载器纵向质心的距离均为L；

4台所述第三发动机中，其中一对所述第三发动机设置在第I象限的45°方向上，另一对所述第三发动机设置在第III象限的45°方向上；或者，其中一对所述第三发动机设置在第II象限的45°方向上，另一对所述第三发动机设置在第IV象限的45°方向上；每台所述第三发动机的推力方向均沿航天运载器上面级横截面的切线方向，每对所述第三发动机的推力指向相反；且所述第三发动机的推力线与航天运载器上面级的纵轴之间的距离为R；

利用所述第一发动机、第二发动机和第三发动机共同实现速度控制和俯仰、偏航、滚动通道的冗余姿态控制。

2.根据权利要求1所述的航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在末速修正飞行段，根据上一控制周期第一发动机关闭的个数对末速修正开机时间进行修正。

3.根据权利要求2所述的航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法，其特征在于，所述根据上一控制周期第一发动机关闭的个数对末速修正开机时间进行修正的具体过程为：

在每个控制周期，根据上一控制周期第一发动机关闭的个数对末速修正飞行时间进行修正：

,

式中，表示原设计的末速修正飞行时间，表示修正后的末速修正飞行时间，T表示控制周期，的取值为0或1或2；

当时，结束末速修正飞行段；表示从末速修正开始时刻计时的时间。

4.根据权利要求1或2所述的航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法，其特征在于，所述第二发动机靠近航天运载器上面级的尾部设置，或者靠近航天运载器上面级的头部设置。

5.根据权利要求4所述的航天运载器上面级姿轨控发动机配置与控制方法，其特征在于，所述利用所述第一发动机、第二发动机和第三发动机共同实现速度控制和俯仰、偏航、滚动通道的冗余姿态控制的过程包括：

在非末速修正飞行段，通过配合控制开启第一发动机和第二发动机，实现速度控制以及俯仰和偏航通道的姿态控制；

在末速修正飞行段，在第I~IV象限线上设置的第一发动机处于开启状态，通过控制开启第二发动机同时配合控制关闭第一发动机，实现速度控制以及俯仰和偏航通道的姿态控制；

通过控制开启第三发动机，实现滚动通道的姿态控制。