[发明专利]用于运载器主动段的高效减载方法

说明书

本发明公开了一种运载器主动段的高效减载方法，包括运载头部据顶端0.5米至0.8米位置安装栅格舵，所述栅格舵包括栅格舵本体和安装于所述栅格舵本体的四个舵片，栅格舵采用伺服电机驱动，所述栅格舵依靠运载器飞行过程中空气动力产生控制力，所述控制力用于控制姿态减小攻角。高效减载方法是增加头部的栅格舵和尾部的柔性喷管进行联合控制，将增加的栅格舵加入减载回路，由于又加入一种执行机构，控制能力增加，使得运载器更快减小攻角，栅格舵的控制力有利与载荷减小，更高效的减载。

技术领域

本发明涉及运载器主动段减载姿态控制领域，尤其涉及一种用于运载器主动段的高效减载方法。

背景技术

姿态控制系统根据控制需求选取被控变量，被控变量包括姿态角、攻角和过载等多个变量。通常所说的减载是减小飞行中的攻角，攻角产生升力，升力作用在运载器上产生过载，因此运载器在空中飞行攻角和载荷正相关，减小攻角就间接的达到减小载荷目的。过载由飞行攻角产生的力、风攻角产生的力及发动机摆动投影到法向的推力产生。可以通过载荷的模型可以分析如何通过控制将更有效的减小载荷，姿控系统通过某种控制方法改变姿态保证姿态稳定的同时减小攻角，达到减载目的，这里称为常规减载法；在运载头部加装栅格舵用伺服电机驱动，栅格舵依靠运载器飞行过程中空气动力产生控制力。由于在头部安装，这种控制力可以控制姿态减小攻角，同时会产生一个减小过载的量，有利于快速减小运载器法向过载，称为高效减载法，如何提高减载效率，使得运载器在飞行中受到更好的控制力，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种运载器主动段高效减载分析的方法，在运载头部加装栅格舵用伺服电机驱动，栅格舵依靠运载器飞行过程中空气动力产生控制力。由于在头部安装，这种控制力可以控制姿态减小攻角，同时会产生一个减小过载的量，有利于快速减小运载器法向过载，通过分析载荷的数学模型，给出可以高效减载的条件，进一步完成过载反馈控制的减载设计，最后通过仿真，给出高效减载法相对于常规减载法的减载优势，验证该技术方法的正确性和有效性。

本发明第一方面提供了一种用于高效减载方法包括：运载头部据顶端0.5米至0.8米位置安装栅格舵，所述栅格舵包括栅格舵本体和安装于所述栅格舵本体的四个舵片，栅格舵采用伺服电机驱动，所述栅格舵依靠运载器飞行过程中空气动力产生控制力，所述控制力用于控制姿态减小攻角。

姿态控制系统能控制的量是运载器尾部发动机的舵摆角，舵摆角改变产生控制力改变运载器的姿态。产生过载的量由飞行攻角、风攻角及舵摆动等变量组成，运载器飞行过程中，约80％的法向过载由飞行攻角和风攻角产生，减小了攻角就减少了大部分的飞行过程中的法向过载，从而达到减小载荷目的。但是减载过程中攻角减小的同时柔性喷管控制力会产生一个增大载荷的量，这种矛盾关系影响减载效果。

根据第一方面，在所述用于高效减载方法的第一种可能的实现方式中，所述控制姿态减小攻角通过所述栅格舵、尾部发动机的柔性喷管、减载回路、减载控制网络、姿态回路、姿态控制网络与惯性组合共同实现，包括：

所述栅格舵摆动产生的法向力方向与所述尾部发动机的柔性喷管产生的法向力方向相反。姿态回路产生的法向力方向与所述尾部发动机的柔性喷管产生的法向力方向相同，姿态回路产生的法向力矩使运载器快速低头使弹体轴靠近速度轴，减小攻角。

所述惯性组合用于实时测量运载器法向力和机体姿态。

所述减载回路由栅格舵、尾部发动机的柔性喷管、减载控制网络与惯性组合组成，所述减载控制网络利用惯性组合实时测量所述法向力计算减载舵摆角指令，所述减载舵摆角指令让尾部发动机的柔性喷管摆动和栅格舵的摆角偏转产生法向力控制运载器较小过载。

所述姿态回路由栅格舵、尾部发动机的柔性喷管、减载控制网络与惯性组合组成保证运载器稳定飞行，所述姿态控制网络利用惯性组合实时测量所述运载器姿态计算姿态舵摆角指令，所述姿态舵摆角指令让尾部发动机的柔性喷管摆动和栅格舵的摆角偏转产生法向力矩控制运载器姿态。