火箭飞行如何操控

火箭飞行如何操控

首页模拟经营火箭飞行更新时间:2024-05-07

很多人对火箭最大的误解就是:火箭是开的……我身边的很多人也会问我:“火箭怎么开啊?”但是如果各位转念一想,火箭最后要加速到至少7.9km/s的速度将载荷送入太空,如果是人为操控,如果出现问题根本无法做出判断并改正,何况现在全球都有载人航天任务,对安全性更有惊人的要求,所以说,火箭并不是开的,而是自主控制的。它有属于它自己的大脑:控制系统。

何为控制系统?它主要由GNC系统、总线、惯组构成(具体结构体系见图二)。GNC系统是整个火箭系统的核心,它是指控火箭飞行的关键部分,储元(火箭的飞行制定程序)就会装订在这里,火箭本身就会按照程序自主飞行。惯组作为检测器,分别位于X、Y、Z三个方向测量数据,出现偏差会及时通知GNC,做出相应调整,保证飞行安全。

以图一CZ-7控制系统构架为例:三冗余1533B总线 三冗余箭机 三冗余六表惯组。其中1553B作为总线,将所有惯组贯穿起来。当然,正是因为航天系统的高风险性,必须要有冗余度,所以三冗余就指a、b、c三条总线并且带有判决能力。简单理解,就是三套设备投票表决,正常情况下三台的结果应该一样,如果一台出现问题并不影响结果,“少数服从多数”,保证正常反馈。再以长征七号为例,“三冗余六表惯组”中的“惯组”意思是:一个加速度计算一个陀螺加表:“六表”的意思是:3个陀螺加表 3个加速度计,六表是最基础的惯组。三冗余就是三个六表惯组。

CZ-2F/C、CZ-3A这三款型号中七表惯组则在六表惯组的基础上多加一个加速度计,形成七表,并卡尔曼滤波(通过系统输入输出观测数据并对系统状态进行最优估计 X(k)=A X(k-1) B U(k) W(k))多一个冗余。双七表就是两个七表惯组。

CZ-8中,单十表惯组就是5加速度计 5陀螺。每套分别是1个加速度计 1个陀螺仪,共五套。通过五个变量求三个结果 ,如果有一个数据有误 ,他会和其他四套结果不同,很容易判断出来问题源于哪里。同样,十表也十分先进,因为十表在都没坏的情况下可以支持很多自检自标定自瞄准功能,也就是说火箭在地面做准备时不需要做太多的人为干预,全面自动化,具体测试流程如图三所示。所以,火箭的发射就像自动驾驶一样,技术人员只需要核查程序装订无误,检查仪器正常,保证控制系统不带隐患上天即可。但背后整套控制系统的精准度,安全性却是整个团队几年的努力。

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