[发明专利]一种基于冗余的辅助动力系统配置方法

说明书

本发明涉及一种考虑运载火箭辅助动力系统姿控发动机故障情况下，辅助动力系统全冗余配置方法。属于运载火箭控制领域，包括：步骤1：设计全箭对辅助动力系统配置需求；步骤2：设计辅助动力系统配置方案；步骤3：设计辅助动力系统冗余策略；步骤4：验证基于冗余的辅助动力系统配置对于姿控发动机故障下的适应性。本发明所述的基于冗余的辅助动力系统配置方法，满足运载火箭辅助动力系统工作时段控制需求，姿态调整、稳定及精度，实现了辅助动力系统姿控发动机故障情况下的运载火箭全冗余控制。

技术领域

本发明是一种基于冗余的辅助动力系统配置方法，属于运载火箭控制领域。

背景技术

运载火箭飞行过程中，通过姿控发动机打开关闭动作，以达到对俯仰、偏航和滚动通道控制的目的。新一代运载火箭的研制过程中，开始考虑姿控发动机故障情况下的冗余控制。在满足全箭对辅助动力系统任务需求的基础上，基于冗余的辅助动力系统配置，并进行有效的姿控发动机冗余策略，能够实现火箭在一定姿控发动机故障程度下的火箭姿态稳定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：提出一种基于冗余的辅助动力系统配置，通过冗余策略，分析了这种配置方法对于姿控发动机故障的适应性。具体方法为：

步骤1：设计全箭对辅助动力系统配置需求；

步骤2：设计辅助动力系统配置方案；

步骤3：设计辅助动力系统冗余策略；

步骤4：验证基于冗余的辅助动力系统配置对于姿控发动机故障下的适应性。

优选地，步骤1中满足全箭对辅助动力系统配置需求的设计方法包括：运载火箭末子级配置一台主发动机状态下，主发动机工作段辅助动力系统满足二级主动段滚动姿态控制，非线性段辅助动力系统能满足机动性、可控性以及控制精度要求，同时适应故障下冗余控制。

优选地，步骤2中，设计辅助动力系统配置方案满足全箭对辅助动力系统配置需求的方法包括：运载火箭末子级一台主发动工作段，配置四台姿控发动机成对工作控制滚动通道；非线性段俯仰通道配置四台姿控发动机，满足姿态调整快速性，星箭分离前切断一对俯仰姿控发动机，提高控制精度；非线性段偏航通道配置两台姿控发动机，满足姿态调整以及稳定，满足控制精度要求；非线性段滚动通道配置四台姿控发动机，工作方式是成对工作模式，满足姿态调整以及稳定，满足控制精度要求。

优选地，步骤3中，通过有效冗余策略，实现辅助动力系统三通道全冗余，达到姿控发动机数量优化；运载火箭末子级一台主发动工作段，配置四台滚动姿控发动机作为非线性段的偏航通道控制；非线性段的四台俯仰姿控发动机实现自身冗余；非线性段的四台滚动姿控发动机和主发动工作段四台滚动姿控发动机可实现自身冗余。

优选地，步骤4中验证基于冗余的辅助动力系统配置对于姿控发动机故障模式具有的适应性包括：分析适应姿控发动机常开、常关故障模式：姿控发动机常开是指姿控发动机一直工作，无法响应关闭指令；姿控发动机常关是指姿控发动机一直不工作，无法响应打开指令。

本发明的有益效果：本发明提出的一种基于冗余的辅助动力系统配置方法。该方法能够实现辅助动力系统工作段全冗余，对姿控发动机故障模式具有适应性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是辅助动力系统配置情况图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于冗余的辅助动力系统配置方法，包括步骤：

步骤1：设计全箭对辅助动力系统配置需求；

步骤2：设计辅助动力系统配置方案；

步骤3：设计辅助动力系统冗余策略；