一种火箭的摆动控制方法及火箭技术

本发明专利技术提供一种火箭的摆动控制方法及火箭，所述方法包括：获取当前时刻火箭的飞行状态信息；根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角；根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角；其中，所述火箭包括中心发动机以及围绕所述中心发动机对称设置的八台发动机，所述至少五台发动机包括所述中心发动机以及八台发动机中的至少四台发动机；控制所述至少五台发动机按照所述摆角运动；本发明专利技术的方案有效简化了火箭控制方法，降低了控制计算的复杂度，提高了计算效率。高了计算效率。高了计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种火箭的摆动控制方法及火箭


[0001]本专利技术涉及火箭
，特别是一种火箭的摆动控制方法及火箭。

技术介绍

[0002]对于液体运载火箭，尤其是中大型液体运载火箭，大多采用并联多台发动机的形式来增大推力，从而提高运载火箭规模，增大火箭运载能力。在并联的多台发动机采用同一型号发动机的前提下，发动机并联数量越多，可提供的推力越大，则运载火箭能够实现的运载能力也就越大。
[0003]在运载火箭不断追求更大运载能力的发展背景下，目前尚无采用9台发动机并联布局的火箭，也没有9台发动机并联布局的火箭的相关摆动控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种火箭的摆动控制方法及火箭，解决了9台发动机在火箭上布局及其摆动控制方法的空白。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种火箭的摆动控制方法，应用于飞控计算机，包括：
[0007]获取当前时刻火箭的飞行状态信息；
[0008]根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角；
[0009]根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角；其中，所述火箭包括中心发动机以及围绕所述中心发动机对称设置的八台发动机，所述至少五台发动机包括所述中心发动机以及八台发动机中的至少四台发动机；
[0010]控制所述至少五台发动机按照所述摆角运动。
[0011]可选的，根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角，包括：
[0012]确定所述火箭在至少三个轴向的控制目标力矩；所述控制目标力矩包括：俯仰控制力矩、偏航控制力矩以及滚转控制力矩；
[0013]根据所述控制目标力矩，计算得到火箭目标摆角；所述火箭目标摆角包括：火箭俯仰摆角、火箭偏航摆角以及火箭滚转摆角。
[0014]可选的，根据所述控制目标力矩，计算得到火箭目标摆角，包括以下至少一项：
[0015]通过公式确定火箭俯仰摆角；
[0016]通过公式δ
ψ
＝asin(M
yb
/(P
·
X
kz
))，确定火箭偏航摆角；
[0017]通过公式δ
γ
＝asin(M
xb
/(P
·
Z
kz
))，确定火箭滚转摆角；
[0018]其中，为火箭俯仰摆角，δ
ψ
为火箭偏航摆角，δ
γ
为火箭滚转摆角，M
zb
为俯仰控制力矩，M
yb
为偏航控制力矩，M
xb
为滚转控制力矩，P为发动机推力，X
kz
为俯仰和偏航的控制力臂，Z
kz
为滚转控制力臂。
[0019]可选的，根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角，包括：
[0020]通过公式计算得到至少五台发动机中的每台发动机在第一轴向和第二轴向的摆角；
[0021]其中，δ
A1
为中心发动机的第一目标摆角，δ
B1
为所述中心发动机的第二目标摆角，δ
A2
为第一发动机的第三目标摆角，δ
B2
为第一发动机的第四目标摆角，δ
A4
为第三发动机的第五目标摆角，δ
B4
为第三发动机的第六目标摆角，δ
A6
为第五发动机的第七目标摆角，δ
B6
为第五发动机的第八目标摆角，δ
A8
为第七发动机的第九目标摆角，δ
B8
为第七发动机的第十目标摆角，为火箭俯仰摆角，δ
ψ
为火箭偏航摆角，δ
γ
为火箭滚转摆角。
[0022]可选的，控制所述至少五台发动机按照所述摆角运动，包括以下至少一项：
[0023]控制所述中心发动机沿第一轴向按照第一目标摆角运动且沿第二轴向按照第二目标摆角运动；
[0024]控制所述第一发动机沿第三轴向按照第三目标摆角运动且沿第四轴向按照第四目标摆角运动；
[0025]控制所述第三发动机沿第五轴向按照第五目标摆角运动且沿第六轴向按照第六目标摆角运动；
[0026]控制所述第五发动机沿第七轴向按照第七目标摆角运动且沿第八轴向按照第八目标摆角运动；
[0027]控制所述第七发动机沿第九轴向按照第九目标摆角运动且沿第十轴向按照第十目标摆角运动。
[0028]可选的，所述第一轴向与所述第三轴向相同，所述第二轴向与所述第四轴向相同；
[0029]所述第五轴向、所述第七轴向以及所述第九轴向均由所述第一轴向按照预设旋转方向转动第一预设角度得到；
[0030]所述第六轴向、所述第八轴向以及所述第十轴向均由所述第一轴向按照预设旋转方向转动第二预设角度得到。
[0031]本专利技术还提供一种火箭，包括：
[0032]箭体；
[0033]飞控计算机，所述飞控计算机设置在所述箭体上，用于执行如上述的火箭的摆动控制方法；
[0034]箭体底部支架，所述箭体底部支架与所述箭体的一端固定连接；
[0035]中心发动机，所述中心发动机固定连接于所述箭体底部支架的中心处；
[0036]围绕所述中心发动机对称设置的八台发动机，所述八台发动机均与所述箭体底部支架固定连接。
[0037]可选的，所述八台发动机组成四组对称发动机组；
[0038]其中，第一组对称发动机组包括第一发动机和第五发动机，第二组对称发动机组包括第二发动机和第六发动机，第三组对称发动机组包括第三发动机和第七发动机，第四
组对称发动机组包括第四发动机和第八发动机。
[0039]可选的，第一发动机、第二发动机、第三发动机、第四发动机、第五发动机、第六发动机、第七发动机以及第八发动机围绕所述中心发动机均匀分布。
[0040]可选的，所述中心发动机、第一发动机、第三发动机、第五发动机以及第七发动机上安装有伺服控制设备；和/或，中心发动机、第二发动机、第六发动机、第四发动机以及第八发动机上安装有伺服控制设备；
[0041]其中，所述伺服控制设备用于控制发动机的运动。
[0042]本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
[0043]本专利技术的上述方案，通过获取当前时刻火箭的飞行状态信息；根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角；根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角；其中，所述火箭包括中心发动机以及围绕所述中心发动机对称设置的八台发动机，所述至少五台发动机包括所述中心发动机以及八台发动机中的至少四台发动机；控制所述至少五台发动机按照所述摆角运动；解决了9台发动机在火箭上布局及其摆动控制方法的空白，有效简化了火箭控制方法，降低了控制计算的复杂度，提高了计算效率。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火箭的摆动控制方法，其特征在于，应用于飞控计算机，包括：获取当前时刻火箭的飞行状态信息；根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角；根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角；其中，所述火箭包括中心发动机(11)以及围绕所述中心发动机(11)对称设置的八台发动机，所述至少五台发动机包括所述中心发动机(11)以及八台发动机中的至少四台发动机；控制所述至少五台发动机按照所述摆角运动。2.根据权利要求1所述的火箭的摆动控制方法，其特征在于，根据所述飞行状态信息，确定所述火箭在至少三个轴向的火箭目标摆角，包括：确定所述火箭在至少三个轴向的控制目标力矩；所述控制目标力矩包括：俯仰控制力矩、偏航控制力矩以及滚转控制力矩；根据所述控制目标力矩，计算得到火箭目标摆角；所述火箭目标摆角包括：火箭俯仰摆角、火箭偏航摆角以及火箭滚转摆角。3.根据权利要求2所述的火箭的摆动控制方法，其特征在于，根据所述控制目标力矩，计算得到火箭目标摆角，包括以下至少一项：通过公式确定火箭俯仰摆角；通过公式δ
ψ
＝asin(M
yb
/(P
·
X
kz
))，确定火箭偏航摆角；通过公式δ
γ
＝asin(M
xb
/(P
·
Z
kz
))，确定火箭滚转摆角；其中，为火箭俯仰摆角，δ
ψ
为火箭偏航摆角，δ
γ
为火箭滚转摆角，M
zb
为俯仰控制力矩，M
yb
为偏航控制力矩，M
xb
为滚转控制力矩，P为发动机推力，X
kz
为俯仰和偏航的控制力臂，Z
kz
为滚转控制力臂。4.根据权利要求1所述的火箭的摆动控制方法，其特征在于，根据所述火箭目标摆角，确定至少五台发动机中每台发动机的摆角，包括：通过公式计算得到至少五台发动机中的每台发动机在第一轴向和第二轴向的摆角；其中，δ
A1
为中心发动机(11)的第一目标摆角，δ
B1
为所述中心发动机(11)的第二目标摆角，δ
A2
为第一发动机(12)的第三目标摆角，δ
B2
为第一发动机(12)的第四目标摆角，δ
A4
为第三发动机(14)的第五目标摆角，δ
B4
为第三发动机(14)的第六目标摆角，δ
A6
为第五发动机(16)的第七目标摆角，δ
B6
为第五发动机(16)的第八目标摆角，δ
A8

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帅，布向伟，彭昊旻，姚颂，魏凯，史圣卿，郑之琳，
申请(专利权)人：东方空间技术北京有限公司东方空间西安宇航技术有限公司东方空间海南科技有限公司，
类型：发明
国别省市：