为了应对空空导弹机动突防精确打击在线制导问题,推导了非零阶制导系统脱靶量的解析解,将所得结果推广至比例导引之外的先进制导律,并以此为基础分析了不同机动形式下的突防逃逸效果,从理论上解释了阶跃机动和蛇形机动脱靶量的典型特征,对最优机动策略的影响因素展开研究,通过合理调整该策略的机动时刻和方向,提升了规避拦截的效果。同时考虑突防打击一体化智能制导律,提出了一种涵盖自适应步长疏化采样、融合模型的先验知识和失效场景中补差训练的ASTRAL深度强化学习算法。仿真结果表明,通过ASTRAL算法训练的进攻弹智能体能够有效规避防御弹并在突防过程中保持对目标的攻击能力,最终生成的制导律拥有良好的工程可行性。

针对猎鹰9火箭2024年及之前发射任务,尝试建立了重复使用指标体系,分别以时间维度和状态维度进行统计分析,初步得到猎鹰9火箭一子级重复使用技术的发展规律。通过对发展规律的分析,将猎鹰9火箭回收复用技术发展演变过程分为探索、发展和成熟3个阶段。最后,对中国重复使用火箭垂直回收的发展进行了预测,预计需要5.5~10年可达到猎鹰9火箭现有水平。

针对空间柔性折叠展开飞行器在展开时存在的大变形、多接触、折叠刚度时变等问题,开展了一类大柔度折叠结构展开过程相关的动力学建模方法研究。基于该类大柔度结构的折叠方式,简化并抽取典型折叠模型,采用有限段方法建立了适用于大柔度折叠结构展开的三维有限段离散模型;采用矢量力学方法,从牛顿-欧拉方程出发,推导出相邻单元间连接力的力学模型,并给出连接力的刚度矩阵;引入非线性等效接触弹簧阻尼和连续摩擦系数库伦摩擦力模型模拟相应段间接触与摩擦状态,保证求解的稳定性和效率;提出折痕处时变非线性弹性连接模型并给出弯折刚度的参数辨识方法。借助ADAMS软件对4种工况下典型折叠模型进行了展开动力学仿真分析,并设计了相应状态下的展开试验,比较二者结果可知,典型折叠模型在受拉展开过程中拉力变化吻合良好,验证了该类结构展开动力学建模的可行性和准确性,为后续整体折叠结构展开的仿真奠定了基础。

在火箭发动机研制过程中,试验工作极为重要,而试验的主要结果是试车中所测量的大量数据,所以测量有着十分重要的意义。火箭发动机工作环境恶劣、试验费用高且试验危险性大,测点多、精度高、规模大,要求测量量程广频率宽,既要保证稳态参数测量精度高,又要保证瞬态过程测量不失真,因此对测试系统也提出了特殊的要求。为满足火箭发动机试验新要求,提出火箭发动机试验测试系统性能优化数字滤波器,可在不改变原有设备硬件的基础上,根据需求,优化测试系统动态特性,满足发动机对稳态参数精度高、瞬态参数不失真的测试要求。试验验证结果表明,此方法可以明显改善火箭发动机试验测试系统的性能。

为了保证液体火箭发动机中低温阀门动密封性能的可靠性,通过仿真和试验研究了一种新型迷宫式填料动密封结构的密封压力及性能。首先,对传统填料动密封进行了结构优化,设计了一种新的聚四氟乙烯-石墨-金属迷宫组合密封件。其次,基于热应力耦合方法分析了不同工况对密封件密封性能的影响,并且得到了两种经验模型来表征聚四氟乙烯和石墨的接触应力与加载压力和温度的依赖关系。最后,对该密封件进行了常温和低温下的密封性能试验,结果表明,新型迷宫式动密封结构在常温和低温下都能够达到良好的密封性能,与仿真结果一致。

为研究气氧/气甲烷针栓式喷注器的燃烧性能,并讨论针栓式喷注器结构设计参数及推力室燃烧设计参数对燃烧性能的影响规律,采用数值仿真等方法进行理论分析。仿真结果表明:氧化剂中心式针栓式喷注器的燃烧性能更高;较大针栓头部角度和较小中间套筒距离下燃烧性能更高;较小针栓头部半径可以明显起到冷却针栓头部的作用,但燃烧性能有一定损失;速度比在1.1左右时,燃烧性能较高,且针栓头部温度较低;氧气和甲烷的混合比在3左右时,燃烧性能较高。

低温连接器作为运载火箭箭地接口关键设备,用于低温推进剂的加注、泄出及排气,射前脫落或者零秒脱落。受海南发射场高温高湿环境影响,长时间加注后箭地接口的低温表面更易结霜、结冰,阻碍分离机构动作,增加了连接器脫落阻力,历史任务中曾出现影响发射流程的质量问题。针对箭上接口提出改进方案,通过热设计优化减少或避免箭地接口解锁部位结冰,降低解锁阻力。

飞行器的智能化升级对制导能力提出了新的需求,传统算法在有偏差条件下跟踪空间三维轨迹的表现不佳。基于TD3强化学习算法设计了飞行器轨迹跟踪制导方式。通过偏差形式的动作空间、奖励函数中的惩罚项、距离变化率的导引,解决了算法训练难收敛、控制量波动过大、中末交班点偏差累积大等问题。相比传统LQR算法,强化学习制导算法的制导精度、偏差适应性均有较大提升,且具备良好的泛用性,能够应用于小规模编队保持问题。

激光选区熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)是航空航天领域构件制造的一项关键技术,通过将结构整体优化设计与SLM技术融合可实现复杂构件的整体轻量化制造。针对航空航天领域构件高性能制造需求,介绍了近年来SLM技术在航空航天领域复杂整体构件、轻量化结构制造方面的进展,指出了未来的发展方向。

针对制导炮弹23 000g 高过载环境下弹载电机转轴与轴承易损问题,设计了一种采用碟簧与特制钢球组合缓冲减振的抗高过载无刷直流电机。首先通过计算得到弹载电机加速度载荷曲线,分析了无刷直流电机轴承与转轴为易失效部件。其次根据碟形弹簧与钢球吸能特性,在结构空间有限的情况下设计了一种碟形弹簧与特制钢球结合的无刷直流电机复合缓冲减振结构,并基于该结构设计一种高转速快响应的抗高过载电机。最后对设计的电机进行仿真与试验分析,结果表明冲击过载环境下所设计复合缓冲结构能够有效降低电机轴系零部件所受应力与变形。抗高过载电机经锤击试验后结构无明显损伤,工作性能满足精确制导控制要求。

固体运载火箭作为航天运输系统的重要组成部分,具有整箭贮存、海陆通用、快速响应和发射保障要求低等优点。捷龙三号火箭作为商业固体运载火箭的代表,具有“高性价比、高可靠、快履约、快发射”等特点。通过介绍捷龙三号固体运载火箭研制历程及总体技术方案,总结了固体运载火箭的研制实践经验,基于对未来固体运载火箭发展定位的分析,提出对固体运载火箭系列化发展的思考。为快速抢占未来中低轨卫星发射市场,应进一步拓展中型固体运载火箭运载能力,通过研制创新和规模提升,持续优化综合成本,充分利用可实施海上无依托发射的天然优势,满足不同轨道任务发射需求。

卫星互联网正成为全球竞争的“新战场”,随着中国星网+G60星链建设推进,运载火箭商业发射具有巨大的市场空间。商业应用下,中国运载火箭研制、生产、发射呈现出从固定发射场发射、定制化研发、以月计算的发射准备时间向海上随机点位发射、批量化生产、以天计算的发射准备时间转变的发展趋势。提出一种基于异构组网+SDN管控的陆海通用无线测发控系统架构,以及移动方舱式测发控系统一体化设计。针对商业航天研制快速响应、经济高效、高可靠性、环境适应性强的需求,提出基于系统解耦、测试整合和自动判读的快速工作流程方法,和以“商”助“商”通用硬件采购+专用软件研发、系统可靠性提高代替单机可靠性保障、地面一体防护代替个体适应的系统集成方法,实现经济性与可靠性的平衡。在此基础上,从箭地功能集成化、远程辅助测发、低成本测发模式、可回收火箭测发控、先进技术应用5方面阐述测发技术发展趋势。

随着科技的飞速发展,数字化技术已成为推动各行业创新发展的关键力量。通过充分调研国内外航空航天数字化应用现状,重点总结了捷龙三号商业火箭数字化技术落地工程研制的成果与经验,旨在深入探讨数字化技术在商业航天领域的应用现状,并通过典型应用分析其具体实施策略,为相关领域的创新提供有益的参考和启示。