亚轨道飞行器推力常值损失下应急上升段飞行程序设计

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1、2014年第6期导弹与航天运载技术No．62014萱箜三堑盟一MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．336文章编号：1004．7182(2014)06—0001．04DOI：10．76540．issn．1004—7182．20140601亚轨道飞行器推力常值损失下应急上升段飞行程序设计王文虎1，一，李新国2(1．中北大学机电工程学院，太原，030051；2．西北工业大学航天学院，西安，710072)摘要：针对亚轨道飞行器(SRLV)应急返回任务，在分析不同故障时段所具有的飞行特点的

2、基础上，提出一种发动机推力常值损失下应急大气上升段飞行程序设计方法。该方法采用随动压变化的正攻角设计方案用于故障后飞行程序设计，使得不同故障时刻SRLV均能够安全到达低动压环境。仿真结果表明，不同故障时刻，该方法均能够在满足弯矩约束、攻角限制的情况下使得故障飞行器安全到达预定高度，为后续应急返回机动飞行提供了有利的飞行条件。关键词：应急返回；推力损失；亚轨道飞行器；飞行程序设计中图分类号：V448文献标识码：A，EmergencyFlightProgramDesignforEndo--atmospher

3、icAscentTrajectoryofSuborbitalReusableLaunchVehiclewithConstantLOSSofThrustWangWen．hul'-，LiXin．gu02(1．CollegeofMechatronicEngineering，NorthUniversityofChina,Taiyuan，030051；2．CollegeofAstronaufics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an，710072)Abstract：

4、Aflightprogramdesignmethodforendo—atmosphericascenttrajectoryofsuborbimlreusablelaunchvehicle(SRLV)isproposedinthispaperformissionabortscenariosduetoconstantlossofthrustpossiblycausedbyenginefailures．Basedonanalysisofabortmissionandflightcharacteristicsa

5、tdifferentfaulttime，thedesignofthepositiveangleofattackchangingwithdynamicpressureisemployedinthismethodtomakethefaultSRLVsafelyflytothelowpressureenvironment．Simulationresultsshowthat，fordifferentfaulttime，themethodcallalwaysguideSRLVtoapredeterminedhei

6、ghtwithmeetingconstraintsofbendingmomentandangleofattack,andprovidefavorableflightconditionsforsubsequentreturnmaneuverflight．KeyWords：Emergencyreturn；Lossofthrust；Suborbitalreusablelaunchvehicle(SRLV)；FlightprogramdesignO引言亚轨道飞行器(Suborbitalreusablelaunc

7、hvehicle，SⅪⅣ)是一种在亚轨道空间作业、可重复使用的多用途跨大气层飞行器，可以适应多样化任务需求，具有广泛的应用前景⋯。本文研究的SRLV能够与一次性上面级组成混合型使用运载器来完成运载任务。应急返回是指对于载人或无人可重复使用运载器，在航天员安全受到威胁或者由于某些故障使得飞行器无法继续完成预定任务时，保证航天员及飞行器安全返回地面的飞行过程。尽管SRLV故障模式种类繁多，但研究表明，90％以上的故障与推进系统有关12J。为限定研究范围，本文只对上升段发动机推力常值损失50％的故障情况进行研

8、究。文献[3卜[7】分别针对不同研究对象(亚轨道飞行器、机载运载火箭、小型运载火箭以及速燃弹道导弹等)给出了相应的飞行程序设计方法，但关于发动机故障下应急返回飞行程序设计方法的研究，目前还较为少见。本文在分析亚轨道飞行器应急返回任务及不同故障时段飞行特点的基础上，提出一种发动机推力损失下应急返回大气上升段飞行程序设计方法，并给出不同故障时刻的仿真结果。1应急返回任务特点1．1亚轨道飞行器应急返回任务亚轨道飞行器应急返回任务飞行剖面如图1所示