飞船返回控制精度分析与应用

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1、第20卷第1期2014年1月载人航天MannedSpacenightV01．20No．1Jan．2014飞船返回控制精度分析与应用徐海涛，谢剑锋，刘成军，盛庆轩(北京航天飞行控制中心，北京100094)摘要：将飞船返回控制过程按不同阶段进行分解，分析返回各阶段的返回控制精度影响因素，并标定返回制动推力系数。根据返回控制精度分析结果，进行技术状态改进，在神舟十号返回任务成功验证了引入返回泄压模型进行轨道预报、采用返回制动推力系数标定结果计算返回控制参数，可以有效提高返回控制精度，对如何减小返回控制误差，在工程设计上具有借鉴作用。关键词：返回控制；再入制导；泄压；制

2、动推力系数；返回轨道设计中图分类号：VsS6．4文献标识码：A文章编号：1674—5825(2014)01—0021旬5AnaIysis锄dApIpⅡ训伽ofControlAccⅧracyofS肼lcesIlipRe咖XUHaitao，XIEJianfeng，LIUChen舀un，SHENGQingxuan(BeijingAerospaceContmlCen【er，Beijing100094，China)Abstract：Bydividingthecourseofspaceshipretumintodifkrentstages，thefactorsafkctin

3、gthecontIDlaccuracyineachstagewereanalyzedandthethrust-coemcientofbrakeenginewascalibra-ted．Basedonthecontrolaccuracyanalysis，sometechnicalimprovementsweremade．DudngtheretumofShenzhou10mannedspaceship，pressurereliefmodelwasintroducedintothetrajectoryfbrecastingandthnlst-coemeientofbm

4、keenginewasusedtocalculatethecontrolparameters．TheresultsshowedthatthecontrolaccuracywaseH．ectivelyimprovedwhichwasofgreatsignificancefbrtheengineeringapplication．TheanalysisoffactorsaffectingtheretumaccumcyleVelcouldseⅣeasareferencefortheerrorreductionofspaceshipretumcontr01aswellas

5、trajectorydesign．Keywords：retumcontrol；reentryguidance；pressurerelief；thlllst—coemcientofbrakeengine；re-tumtrajectorydesign1引言载人飞船的返回控制是航天器飞行控制任务中重要的一项内容，为了保证飞船的安全返回，返回轨道设计采用的再人方式必须满足一定的过载、热流、落区等条件。飞船返回一般采用弹道式、半弹道式或升力式再人，再人制导方式一般采用标称制导¨o和预测制导等。21手段。对于工程技术而言，返回控制精度问题是后续深空探测关键技术旧。的基础，需

6、要着重解决，无论是哪一种影响落点精度的因素被放大，都会对落点产生很大影响，甚至超出设计的可控范围。美国阿波罗计划成功实现6次载人登月返回，返回舱以第二宇宙速度，采用预测制导和标称制导结合的弹道一升力跳跃式再人方式返回。相关文献对此再入方式进行了重新设计HJ，对月球返回再入弹道进行了多种分析和优化"一1，并探讨了月球返回轨道的直接再人"’8和其他方式一J的再人制导。这种再人方式的返回落点精度可以控制在几十公里的量级。同时，美国和日本‘10。等各国也在积极研究充气式再人飞行器技术⋯o，为将来开发火星探测器H2’”o收集数据。充气式再入飞行可以节约成本，满足航天器活动

7、中快速返回、应急返回、机动返回的需求，但由于这种再人飞行器仍然是被动式再人与返回，弹道误差很大，一般在几十公里的量级。我国在近地轨道返回领域中的返回控制技术已经相对成熟，正在向航天器深空探测。14o返回方向进行探索。现阶段载人飞船的返回再入方式为收稿日期：2013—10．25；修回日期：2013一12-24作者简介：徐海涛(1978-)，男，学士，工程师，研究方向为航天器返回控制。E-mail：pir0(。kster@gmail．com22载人航天第20卷半弹道式，使用基准弹道法制导，已经过10次任务的检验。局限于我国海上搜救力量较为薄弱，飞船一般返回到陆上着陆

8、场，由于地面条件较为复杂