R-4D反作用控制火箭发动机

一、引 言 在阿波罗/土星宇宙飞行器上,比其它火箭发动机使用更广泛的一种发动机就是45.36公斤推力的马夸尔特公司的R-4D型火箭发动机（见图1）。有32台这种发动机用在阿波罗服务舱和登月舱的滚动和移动的控制上。这种多用途的R-4D发动机也用在月球轨道宇宙飞行器的速度控制上。 下面将讨论发动机的设计特征,性能特性,以及试验和设计方法的关键。概述正在进行的发动机改进计划。提供对阿波罗服务舱,登月舱以及月球轨道飞行器飞行试验结果的分析。     

“阿波罗”宇宙飞船的喷气控制系统

“阿波罗”宇宙飞船的三个舱体;指挥舱（CM）,服务舱（SM）和登月舱（LM）,每一舱体都具有自己的喷气控制系统（RCS）。每个喷气控制系统工作在自燃的双组元燃料,而燃料的供给是挤压式。 服务舱的喷气控制系统是用于在宇宙飞船与运载火箭——土星——V号分离后,在飞向月球的轨道上来控制飞船的姿态,以及在绕月球的等候轨道和返回地球轨道上来控制指挥舱和服务舱。登月舱的喷气控制系统是用于在绕地球的等候轨道上,来调整宇宙飞船与登月舱的连接形态,以及在下降到月面时和从月面起飞后与指挥服务舱交会对接时来控制登月舱。指挥舱的喷气控制系统是用于在再入大气层后,来控制指挥舱的姿态。登月舱和服务舱的喷气控制系统应能提供在三个轴方向上的位移,并同时在定向的控制状态中工作,而指挥舱的喷气控制系统仅用于定向的控制。     

“阿波罗”宇宙飞船无平台惯性系统特性的测量和预报

在包括有陀螺稳定平台组成的稳定、控制和导引的主要系统的同时,“阿波罗”宇宙飞船的登月舱还备有应急的无平台惯性系统。此控制系统的研制开始于1964年。1969年3月在“阿波罗一9号”宇宙飞船飞行时,无平台惯性系统曾进行了考验。这次飞行是在未来的捷联式惯性导航系统设计道路上重要的一步。曾表演了无平台惯性系统的工作效能,并消除了对在飞行器机动时这种系统准确性的怀疑。在这次和以后几次的飞行中,证实了这种导航系统误差的分析方法和所运用的设计原理的正确性。     

“阿波罗”姿控发动机系统

根据阿波罗登月过程的要求,以及考虑到各个飞行阶段的工作特点,登月舱,服务舱及指挥舱分别都有各自完全独立的姿控发动机系统,其工作原理分别示于图（1）,（2）,（3）,（6）,（7）。 三个舱的姿控发动机系统工作原理以及所采用的元件十分相似,下面仅着重对登月舱姿控发动机系统进行介绍。     

“阿波罗”登月舱的稳定数字系统

引 言 1964年,在“阿波罗”计划中采纳了重要的决定:全部控制工序的实行要借助于飞船上的数字计算机。应指出,在以前所有的载人宇宙飞行中是使用模拟控制系统。本文将论述登月舱控制系统的设计。控制系统最复杂的部分是数字稳定系统,因此,为了设计此系统需要发展新的方法。 本文的目的是研究在设计过程中出现的一些问题。在许多情况下,由于系统成本和研制时间的限制,使实际的控制系统与理论出现了差异。     

基于STK的轨道机动交会研究

研究了STK在轨道机动设计的应用,对比了STK与C-W制导在飞行器交会过程的一致性,并利用STK完成了轨道机动交会设计、定制了图文并茂的飞行过程与数据,表明STK在轨道机动方面具有强大的功能,可以方便地实现可视化交互仿真.     

“阿波罗”姿控发动机系统

本文介绍了美国阿波罗姿态控制发动机系统的一般概况。本文分两部分,这是第一部分。 第一部分介绍了阿波罗登月过程,姿控发动机安装、座标位置、控制规律及推力曲线的特点,并应用了阿波罗-4的遥测数据来说明这种姿控发动机的特点和它的脉冲工作状态。 第二部分包括用于登月舱和服务舱的R-4D-l发动机,用于指挥舱上的SE-A8发动机、带皮囊的推进剂贮箱,电磁活门、减压器及有关的活门和附件,还对三个舱的反作用姿控系统原理图作了介绍。     

我国首次空间交会对接任务路线

浩瀚太空,再次书写中国航天新传奇。神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现交会对接,我国在突破和掌握空间交会对接技术上迈出重要一步。从无人实验飞船到模拟载人飞行,从单人单天到多人多天,从太空出舱行走到航     

飞行器交会对接中基于滤波方法的传感器故障诊断处理

针对两个空间飞行器交会对接过程中追踪飞行器上的各单个测量传感器,探讨了其基于滤波方法的动态过程故障诊断及相应的处理,并特别针对目标相对于传感器的最大机动指数较低的情况,分析了相应的故障诊断及处理方法。     

近地快速交会调相策略设计与任务分析

基于我国2天交会对接方案,通过合理减少定轨、变轨参数计算与指令上传及不可测控区域占用的飞行圈次,建立了5圈快速交会对接的调相变轨方案,采用四脉冲修正特殊点变轨算法进行求解。给出了满足调相段终端控制精度所需要的定轨精度,分析了追踪航天器入轨精度、追踪航天器入轨远地点高度、目标轨道高度、调相段终端瞄准点等参数对最优初始相位角范围的影响规律。简要分析了为获得需要的初始相位角,目标航天器的调相策略及追踪航天器可能的发射机会。     

空间飞行器姿态控制系统设计中的状态估算

在空间飞行器的数字式姿态控制系统设计中被控对象的状态估算（在阿波罗飞船中称为状态判断组合）是一个不可缺少的环节,本文所介绍的极简化的估算方法,既能满足设计要求又不会给计算机增加很大工作量,最后以阿波罗登月舱数字稳定系统中的状态判断组合为例作了具体的演算。     

先进的再入飞行器试验计划

空军正在拟定一项先进的可以机动再入飞行器(AMARV)的飞行试验计划,这种飞行器能够躲避苏联各种弹道导弹拦截器的拦截,试验后将由国防部作出抉择,把它部署在美国的洲际导弹上。空军空间和导弹系统组织的高级弹道再入系统局已要求通用电气公司和麦克唐纳·道格     

基于十字靶标的人控交会对接仿真

为了减轻航天员的负担,提高人控对接成功率,建立人控交会对接仿真系统是很有必要的。通过对追踪飞行器和目标飞行器的动力学模型分析,建立了人控交会对接仿真系统的基本框架,并基于十字靶标进行了相应的仿真实验。实验结果表明航天员经过一定的训练后,可以通过操作手柄控制追踪飞行器的位置和姿态,实现航天器的交会对接。为降低操作的复杂程度,航天员可以只进行位置控制,而把姿态控制交给自控系统,这样手控对接的成功率会更高。     

声音

按照我国载人航天工程三步走发展战略,在今年完成首次交会对接任务后,2012年底前。完成无人和载人空间交会对接试验,突破和掌握飞行器空间交会对接技术。 ——中国载人航天工程新闻发言人武平在天宫一号任务新闻发布会说     

高级再入飞行器的飞行试验

洛杉矶讯——为了躲避苏联弹道导弹可能的拦截而设计的带有全自主导航系统的可机动再入飞行器,已由国防部高级弹道再入系统（ABRES）局成功地进行了飞行试验,尽管用于发射飞行器的助推器还有问题。 这种高级机动再入飞行器（AMARV）系统,对由三军高级弹道再入系统（ABRES）局,在美国加里福尼亚洲诺顿空军基地试验过的上述可机动的飞行器来说,被认为是一个重大的进展。     

视场约束下V-bar撤离控制的解析计算方法

利用解析方法研究在视场约束条件下交会对接V-bar撤离的控制问题。描述交会对接V-bar撤离的径向冲量机动方案,说明径向机动撤离方案具有减少羽流污染和故障情况下能够避免飞行器碰撞的优点。基于CW方程推导出已知径向冲量求最大视场角和已知视场角约束求容许冲量的解析公式,同时得到求最大视场角时刻和冲量作用后V-bar方向撤离距离的计算公式。最后,数值和解析两种方法的比较验证了解析方法的正确性。     

无平台惯性导航系统主要动态误差的研究

一、引 言 为了预测无平台惯性导航系统的工作精度,需要有为试验所证实的描述系统主要误差性质的分析关系式。运用这样的误差模型,可以给出总和误差每个分量的统计估值。总计飞行器轨迹所有各阶段的误差估值,可以得出系统在飞行中的合成误差。 汤姆森腊莫伍德里奇公司设计了一种无陀螺稳定平台的应急导航系统,这种系统曾应用于宇宙飞船“阿波罗”登月舱的最近几次载人飞行中。在研究这个系统时,对其精度也进行了估计。     

机动导弹系统生存威胁环境分析

随着战场侦察——监视——打击一体化的发展,机动导弹系统在未来战场上的生存作战将面临着越来越严重的威胁。从机动导弹系统所处的复杂战场环境出发,首先研究了复杂电磁环境对机动导弹系统生存的软威胁,然后分别就侦察监视和精确打击对机动导弹系统的生存威胁进行了分析,最后探讨了临近空间飞行器对机动导弹系统作战及生存带来的新威胁。研究结果可为机动导弹系统生存对策分析提供参考。     

载人登月飞行

根据《阿波罗登月》计划,在1969——1972年总共要向月球派9批考察队员。其中6次总共有12名宇航员在风暴洋西边列陶鲁斯山脉东边一带地区登陆。最初的两次只有在月球轨道上飞行,而其中一次登月任务起飞发射后的第二天,由于阿波罗飞船生命保障系统中的氧箱炸裂而被迫取消。然而,这艘损坏的飞船《阿波罗13》号,仍完成了绕月飞行并安全返回地球。     

阿波罗登月舱和指挥舱交会时雷达数据的实时卡尔曼滤波

一、引 言 登月舱的应急控制系统是用于降落时、位于月面或从月面起飞上升时,一旦主控制系统发生故障,能把它从任意点导引到安全的轨道与指挥舱交会。在应急控制系统工作时,是采用椭圆轨道进行交会的。从月面应急起飞时的准椭圆轨道交会典型图示于图1。