一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法技术

本申请属于运载火箭领域。具体提供一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法，包括：根据运载火箭的过载门限值确定第一约束条件；根据运载火箭的地心距救援门限值确定第二约束条件；地心距救援门限值表征使运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最大地心距值；应急救援轨道为当运载火箭故障时，有效载荷进入的能量低于目标轨道的另一轨道；根据运载火箭的半长轴救援门限值确定第三约束条件；半长轴救援门限值表征使运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最大半长轴值；当运载火箭满足第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件时，对运载火箭的发动机关机。基于本申请提供的方案，可以提高运载火箭故障情况下挽救有效载荷的入轨概率。有效载荷的入轨概率。有效载荷的入轨概率。

【技术实现步骤摘要】
一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法


[0001]本申请涉及运载火箭制导
，特别涉及一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法。

技术介绍

[0002]采用大推力的氢氧发动机的运载火箭，发动机系统复杂度高，冗余困难，一旦出现故障便会造成运载火箭的能量损失，程度轻微可能会推迟运载火箭的入轨时间或者损失入轨精度，严重则可能无法将有效载荷送入目标轨道，甚至会引发爆炸等灾难性后果。
[0003]针对运载火箭能量受损的故障情况，现有技术的运载火箭一般会设置“小过载关机”的方式，即在目前的飞行过载值显著小于运载火箭正常飞行的过载值时，控制运载火箭的发动机关机。“小过载关机”的方式主要考虑尽量发挥故障运载火箭的残余推力，降低入轨精度损失。然而，若在未达到“小过载关机”条件时运载火箭的动力系统故障恶化，有效载荷也没有机会与运载火箭分离自救，会导致整个发射任务面临失败。
[0004]因此，亟需提供一种可以提高整个发射任务入轨率的火箭发动机的关机方法。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的以上问题，本申请提供一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法，针对运载火箭动力系统故障时，兼顾有效载荷的应急自救能力，及时合理的判别运载火箭的关机动作，从而为有效载荷创造自救条件，提升整个发射任务中有效载荷的入轨概率。
[0006]为达到上述目的，本申请第一方面提供一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法，包括：当达到关机判断时间时，执行下述步骤：根据运载火箭的过载门限值确定第一约束条件；根据所述运载火箭的地心距救援门限值确定第二约束条件；其中，所述地心距救援门限值用于表征使所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最大地心距值；所述应急救援轨道为当所述运载火箭发生故障时，所述运载火箭的有效载荷进入的能量低于目标轨道的另一轨道；根据所述运载火箭的半长轴救援门限值确定第三约束条件；其中，所述半长轴救援门限值用于表征使所述运载火箭的有效载荷进入应急救援轨道的最大半长轴值；当所述运载火箭满足所述第一约束条件、满足所述第二约束条件且满足所述第三约束条件时，则对所述运载火箭的发动机进行关机控制。
[0007]由上，通过综合考虑运载火箭的过载门限值、地心距救援门限值和半长轴救援门限值，使运载火箭的动力系统发生故障时，能够兼顾有效载荷的自救能力，一旦判断相应的飞行参数满足上述约束条件时，则表示满足有效载荷的自救能力，因此此时执行对运载火箭发动机的关机控制，从而使运载火箭的有效载荷先进入应急救援轨道，之后有机会自救到达目标轨道，从而提高了整个发射任务中有效载荷的入轨概率。
[0008]作为第一方面一种可能的实现方式，还包括：按下式确定所述关机判断时间
其中，为所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最短飞行时间。
[0009]由上，由于过载损失后，所述运载火箭达到上述最短飞行时间的时间只会增长不会缩短，因此，在运载火箭有可能达到上述最短飞行时间之前进行判断，可以避免延误判断、拖延关机。
[0010]作为第一方面一种可能的实现方式，还包括：在所述运载火箭无故障的情况下，对所述运载火箭的飞行轨道偏差进行飞行仿真试验，获得所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的飞行时间的散布范围；从所述飞行时间的散布范围中选取最小值作为所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最短飞行时间。
[0011]作为第一方面一种可能的实现方式，所述第一约束条件包括：按下式确定所述第一约束条件：其中，为所述运载火箭飞行时的实际过载值，为所述运载火箭的过载门限值。
[0012]作为第一方面一种可能的实现方式，所述第二约束条件包括：按下式确定所述第二约束条件：其中，为所述运载火箭飞行时的实际地心距值，为所述运载火箭的地心距救援门限值。
[0013]作为第一方面一种可能的实现方式，所述第三约束条件包括：按下式确定所述第三约束条件：其中，为所述运载火箭飞行时的实际半长轴值，为所述运载火箭的半长轴救援门限值。
[0014]作为第一方面一种可能的实现方式，还包括：当所述运载火箭发生故障导致其飞行过载值低于正常过载值时，将保持所述运载火箭的箭体姿态稳定所需要的最小过载值作为所述过载门限值。
[0015]由上，以一度故障下姿态控制系统仍然能够保持箭体稳定的发动机推力的条件下对应的最小过载值作为所述过载门限值。
[0016]作为第一方面一种可能的实现方式，还包括：在所述运载火箭无故障的情况下，对所述运载火箭的飞行轨道偏差进行飞行仿真试验，获得所述运载火箭的地心距偏差的散布范围；根据所述运载火箭的地心距偏差的散布范围和所述有效载荷的应急救援轨道对应的标准地心距值确定所述运载火箭地心距的散布范围；从所述运载火箭地心距的散布范围中
选取最大值作为所述地心距救援门限值。
[0017]作为第一方面一种可能的实现方式，还包括：在所述运载火箭无故障的情况下，对所述运载火箭的飞行轨道偏差进行飞行仿真试验，获得所述运载火箭的半长轴的偏差散布范围；根据所述运载火箭的半长轴的偏差散布范围和所述有效载荷应的急救援轨道对应的标准半长轴值确定所述运载火箭半长轴的散布范围；从所述运载火箭半长轴的散布范围中选取最大值作为所述半长轴救援门限值。
[0018]作为第一方面一种可能的实现方式，所述飞行仿真试验包括：用于模拟运载火箭飞行状态散布水平的单项偏差试验；或者用于模拟运载火箭飞行状态散布水平的打靶仿真试验。
[0019]由上，进行飞行仿真试验时应考虑无故障的运载火箭带有产品偏差的情况，从而使试验获得的各散布值更具有代表性。
[0020]本申请的这些和其它方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
[0021]图1为本申请实施例提供的应急救援轨道和目标轨道的示意图；图2为本申请实施例提供的一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法的流程图；图3为本申请实施例提供的地心距、半长轴与飞行时间对应的关系图；图4为本申请实施例提供的地心距、半长轴与飞行时间对应的关系局部放大图；图5为本申请实施例提供的一种计算设备的结构性示意性图；图6为本申请实施例提供的另外一种计算设备的结构性示意性图。
具体实施方式
[0022]说明书和权利要求书中的词语“第一、第二、第三等”或模块A、模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
[0023]在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120
……
等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
[0024]说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应解释为限制于其后列出的内容；它不排除其它的元件或步骤。因此，其应当诠释为指定所提到的所述特征、整体、步骤或部件的存在，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高入轨概率的大推力氢氧火箭发动机的关机方法，其特征在于，包括：当达到关机判断时间时，执行下述步骤：根据运载火箭的过载门限值确定第一约束条件；根据所述运载火箭的地心距救援门限值确定第二约束条件；其中，所述地心距救援门限值用于表征使所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最大地心距值；所述应急救援轨道为当所述运载火箭发生故障时，所述运载火箭的有效载荷进入的能量低于目标轨道的另一轨道；根据所述运载火箭的半长轴救援门限值确定第三约束条件；其中，所述半长轴救援门限值用于表征使所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最大半长轴值；当所述运载火箭满足所述第一约束条件、满足所述第二约束条件且满足所述第三约束条件时，则对所述运载火箭的发动机进行关机控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：按下式确定所述关机判断时间：其中，为所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最短飞行时间。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在所述运载火箭无故障的情况下，对所述运载火箭的飞行轨道偏差进行飞行仿真试验，获得所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的飞行时间的散布范围；从所述飞行时间的散布范围中选取最小值作为所述运载火箭送有效载荷进入应急救援轨道的最短飞行时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一约束条件包括：按下式确定所述第一约束条件：其中，为所述运载火箭飞行时的实际过载值，为所述运载火箭的过载门限值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二约束条件包括：按下式确定所述第二约束条件：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，王珏，沈安，王建明，黄兵，黄辉，李平岐，刘秉，张树杰，董余红，余光学，胡鹏翔，夏超，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：