運載火箭的控制系統(tǒng)起什么作用？
http://m.dcyhziu.cn 2007/5/31 源自:中華職工學習網(wǎng) 【字體：
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運載火箭是一種可控火箭，控制系統(tǒng)是組成運載火箭的主要分系統(tǒng)之一。運載火箭的控制系統(tǒng)由箭上系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩部分組成，其中箭上系統(tǒng)叫飛行控制系統(tǒng)，地面系統(tǒng)稱測試發(fā)射控制系統(tǒng)。
地面的測試發(fā)射控制系統(tǒng)的任務是檢查測試飛行控制系統(tǒng)和其他電氣設(shè)備的性能和參數(shù)；給運載火箭裝訂飛行程序和數(shù)據(jù)；進行精確方位瞄準；在運載火箭經(jīng)檢查測試合格、符合技術(shù)要求之后，實施發(fā)射點火控制。
箭上的飛行控制系統(tǒng)則用來控制運載火箭飛行中的飛行狀態(tài)。運載火箭在飛行中，其飛行狀態(tài)可以分解為兩種運動；一是火箭質(zhì)心的運動，二是火箭繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動。飛行控制系統(tǒng)的任務就是控制火箭這兩種運動狀態(tài)符合設(shè)計所規(guī)定的要求。火箭在實際飛行中，常受到來自運載火箭本身和外部環(huán)境的各種干擾力和干擾力矩的影響而偏離預定的飛行狀態(tài)。來自火箭本身的有：由于箭體結(jié)構(gòu)制造偏差造成結(jié)構(gòu)不對稱、結(jié)構(gòu)軸線偏移和質(zhì)心偏移，發(fā)動機制造和安裝偏差造成的推力軸線偏斜，多臺發(fā)動機工作不同步，液體推進劑在貯箱內(nèi)晃動，控制設(shè)備制造誤差等引發(fā)的干擾力和干擾力矩。來自外部環(huán)境的干擾和干擾力矩主要是風的影響。
飛行控制系統(tǒng)的功能是：（1）控制運載火箭的質(zhì)心在設(shè)計的軌道平面內(nèi)按預定的軌道飛行，并根據(jù)設(shè)計的飛行位置和飛行速度及時關(guān)閉發(fā)動機，保證運載火箭入軌精度；（2）克服種種干擾的影響，控制運載火箭繞質(zhì)心運動的姿態(tài)角（俯仰角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角）偏差在允許的范圍內(nèi)，使火箭保持穩(wěn)定飛行；（3）對箭上設(shè)備供、配電和對各種自動裝置實施預定飛行時序的配電控制；（4）傳輸和處理箭上其他系統(tǒng)的工作信息和控制其狀態(tài)變化。
飛行控制系統(tǒng)由制導與導航系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、電源供配電和時序控制系統(tǒng)三部分及相應的軟件組成。軟件的作用是完成各種功能計算并把三個部分按功能和工作程序結(jié)合起來完成飛行控制任務。
制導與導航系統(tǒng)的主要任務是控制運載火箭的入軌精度。通過測量儀表測出的火箭運動參數(shù)，經(jīng)計算裝置進行導航計算，得到火箭的速度和位置，按預定關(guān)機量要求關(guān)閉發(fā)動機；然后根據(jù)對每一時刻速度和位移按要控制的參數(shù)（如高度、傾角等）進行導引控制，使火箭的質(zhì)心運動接近預定的軌道，保證火箭入軌。
姿態(tài)控制系統(tǒng)的任務是克服種種干擾的影響，保證運載火箭的穩(wěn)定飛行。通過測量儀表測出火箭繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動的姿態(tài)角和角速率，經(jīng)中間裝置處理后發(fā)出姿態(tài)控制信號，控制火箭的飛行姿態(tài)，使其實際的飛行俯仰角與程序飛行所需的程序俯仰角之間的差接近于零。保持火箭沿著預定的軌道飛行；控制火箭的滾轉(zhuǎn)角，使其值也接近于0°左右擺動，保持火箭在預定的軌道平面內(nèi)飛行；控制火箭的滾轉(zhuǎn)角，使其值也接近于0°。從而保證火箭的穩(wěn)定飛行。
制導與導航系統(tǒng)的橫法向?qū)б盘柡妥藨B(tài)控制系統(tǒng)的姿態(tài)控制信號是經(jīng)過綜合裝置綜合后，通過執(zhí)行機構(gòu)改變發(fā)動機推力的方向來調(diào)整運載火箭的飛行狀態(tài)的。目前，運載火箭控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)大都采用伺服機構(gòu)。伺服機構(gòu)接受經(jīng)綜合后的橫法向?qū)б盘柡妥藨B(tài)控制信號來擺動發(fā)動機，使其推力方向產(chǎn)生偏斜，利用推力的橫向分力，產(chǎn)生一定的控制力和控制力矩，控制火箭的飛行狀態(tài)。
地面的測試發(fā)射控制系統(tǒng)的任務是檢查測試飛行控制系統(tǒng)和其他電氣設(shè)備的性能和參數(shù)；給運載火箭裝訂飛行程序和數(shù)據(jù)；進行精確方位瞄準；在運載火箭經(jīng)檢查測試合格、符合技術(shù)要求之后，實施發(fā)射點火控制。
箭上的飛行控制系統(tǒng)則用來控制運載火箭飛行中的飛行狀態(tài)。運載火箭在飛行中，其飛行狀態(tài)可以分解為兩種運動；一是火箭質(zhì)心的運動，二是火箭繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動。飛行控制系統(tǒng)的任務就是控制火箭這兩種運動狀態(tài)符合設(shè)計所規(guī)定的要求。火箭在實際飛行中，常受到來自運載火箭本身和外部環(huán)境的各種干擾力和干擾力矩的影響而偏離預定的飛行狀態(tài)。來自火箭本身的有：由于箭體結(jié)構(gòu)制造偏差造成結(jié)構(gòu)不對稱、結(jié)構(gòu)軸線偏移和質(zhì)心偏移，發(fā)動機制造和安裝偏差造成的推力軸線偏斜，多臺發(fā)動機工作不同步，液體推進劑在貯箱內(nèi)晃動，控制設(shè)備制造誤差等引發(fā)的干擾力和干擾力矩。來自外部環(huán)境的干擾和干擾力矩主要是風的影響。
飛行控制系統(tǒng)的功能是：（1）控制運載火箭的質(zhì)心在設(shè)計的軌道平面內(nèi)按預定的軌道飛行，并根據(jù)設(shè)計的飛行位置和飛行速度及時關(guān)閉發(fā)動機，保證運載火箭入軌精度；（2）克服種種干擾的影響，控制運載火箭繞質(zhì)心運動的姿態(tài)角（俯仰角、偏航角、滾轉(zhuǎn)角）偏差在允許的范圍內(nèi)，使火箭保持穩(wěn)定飛行；（3）對箭上設(shè)備供、配電和對各種自動裝置實施預定飛行時序的配電控制；（4）傳輸和處理箭上其他系統(tǒng)的工作信息和控制其狀態(tài)變化。
飛行控制系統(tǒng)由制導與導航系統(tǒng)、姿態(tài)控制系統(tǒng)、電源供配電和時序控制系統(tǒng)三部分及相應的軟件組成。軟件的作用是完成各種功能計算并把三個部分按功能和工作程序結(jié)合起來完成飛行控制任務。
制導與導航系統(tǒng)的主要任務是控制運載火箭的入軌精度。通過測量儀表測出的火箭運動參數(shù)，經(jīng)計算裝置進行導航計算，得到火箭的速度和位置，按預定關(guān)機量要求關(guān)閉發(fā)動機；然后根據(jù)對每一時刻速度和位移按要控制的參數(shù)（如高度、傾角等）進行導引控制，使火箭的質(zhì)心運動接近預定的軌道，保證火箭入軌。
姿態(tài)控制系統(tǒng)的任務是克服種種干擾的影響，保證運載火箭的穩(wěn)定飛行。通過測量儀表測出火箭繞其質(zhì)心轉(zhuǎn)動的姿態(tài)角和角速率，經(jīng)中間裝置處理后發(fā)出姿態(tài)控制信號，控制火箭的飛行姿態(tài)，使其實際的飛行俯仰角與程序飛行所需的程序俯仰角之間的差接近于零。保持火箭沿著預定的軌道飛行；控制火箭的滾轉(zhuǎn)角，使其值也接近于0°左右擺動，保持火箭在預定的軌道平面內(nèi)飛行；控制火箭的滾轉(zhuǎn)角，使其值也接近于0°。從而保證火箭的穩(wěn)定飛行。
制導與導航系統(tǒng)的橫法向?qū)б盘柡妥藨B(tài)控制系統(tǒng)的姿態(tài)控制信號是經(jīng)過綜合裝置綜合后，通過執(zhí)行機構(gòu)改變發(fā)動機推力的方向來調(diào)整運載火箭的飛行狀態(tài)的。目前，運載火箭控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)大都采用伺服機構(gòu)。伺服機構(gòu)接受經(jīng)綜合后的橫法向?qū)б盘柡妥藨B(tài)控制信號來擺動發(fā)動機，使其推力方向產(chǎn)生偏斜，利用推力的橫向分力，產(chǎn)生一定的控制力和控制力矩，控制火箭的飛行狀態(tài)。
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