[发明专利]一种临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法及系统

说明书

本申请公开了一种临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法及系统，该方法包括:确定飞行器进入点火阶段后根据获取到的俯仰通道力矩指令以及第一参数集计算获得俯仰通道舵面控制指令；根据获取到的俯仰通道舵面控制指令、偏航通道力矩指令以及第二参数集计算获得偏航通道舵面控制指令；根据获取到的俯仰通道舵面控制指令、偏航通道舵面控制指令、滚转通道力矩指令以及第三参数集计算获得滚转通道舵面控制指令。本申请提供的临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法，可以获取飞行器的点火时间，还可以在飞行器点火后对飞行器进行制导，以便修正飞行器的实际飞行轨道，使其尽量与理想轨道相符，消除偏差的影响。

技术领域

本申请涉及临近空间垂直投放技术领域，特别是涉及一种临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法及系统。

背景技术

飞行器（flight vehicle）是在大气层内或大气层外空间（太空）飞行的器械。飞行器靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力发射升空飞行。

传统的发射飞行器的方式主要包括火箭助推发射和飞机挂载浮空器挂载投放发射两种方式，但是，各自都存在一些缺陷，例如，火箭助推时，火箭的直径对飞行器的空间尺寸会有极强的约束，飞机挂载时，外挂物气流对飞行器平台也会有剧烈干扰。在此背景下，浮空器挂载投放发射便应运而生了。浮空器挂载投放发射也即为通过浮空器挂载飞行气，并在临近空间通过垂直投放的方式发射飞行器，。具体实现时，飞行器头朝下垂直装载在固接支架中，通过重力从稀薄的临近空间掉落并加速，随后完成各种机动动作或者通过启动动力系统实现临近空间投放发射的效果。

浮空器挂载投放发射包括很多优点，例如，由于飞行器是垂直吊挂在高空气球下，飞行器与平台载体件的耦合性极低，飞行器可以随意设计成各种外形和尺寸而对平台的耦合约束很小，所以适合新科学探索和新技术飞行试验。另外，临近空间空气稀薄（例如30km高度的大气密度只有地面的百分之一），利用重力势能转换为动能的效率高，飞行器可以比较容易的在无动力条件下达到超声速，因此可以节省大量的发射能量需求，是一种低成本完成新型飞行试验的手段。

通过临近空间投放发射可以比现有火箭发射和机载发射能获得更大的初始能量，但是，飞行器与浮空器分离后，需要进行多个阶段的精确控制，才能控制飞行器进入目标轨道。例如，其中可以包括方位调整阶段，拉起阶段，点火阶段，等等。具体的控制过程就包括各个阶段的起始点控制，也即，需要精确的确定何时启动方位调整，何时开始进行拉起控制，何时进行点火等。另外还包括在点火之后，对飞行器进行制导，以便修正飞行器的实际飞行轨道，使其尽量与理想轨道相符，尽量消除偏差的影响。

因此，如何对点火后的飞行轨迹进行制导控制，是迫切需要本领域技术人员解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法及系统。

本申请提供了如下方案：

一种临近空间垂直投放发射点火阶段制导控制方法，包括：

确定飞行器进入点火阶段后根据获取到的俯仰通道力矩指令以及第一参数集计算获得俯仰通道舵面控制指令，所述第一参数集包括：俯仰空气力矩、飞行动压、飞行器参考面积、俯仰通道参考长度以及俯仰通道的设计舵效系数；

根据获取到的俯仰通道舵面控制指令、偏航通道力矩指令以及第二参数集计算获得偏航通道舵面控制指令；所述第二参数集包括：偏航空气力矩、飞行动压、飞行器参考面积、偏航通道参考长度、单位俯仰通道舵产生的诱导偏航力矩系数、俯仰通道参考长度以及偏航通道的设计舵效系数；

根据获取到的俯仰通道舵面控制指令、偏航通道舵面控制指令、滚转通道力矩指令以及第三参数集计算获得滚转通道舵面控制指令；所述第三参数集包括：滚转空气力矩、飞行动压、飞行器参考面积、滚转通道参考长度、滚转通道的设计舵效系数、单位俯仰通道舵产生的诱导偏航力矩系数、俯仰通道参考长度、偏航通道参考长度以及单位偏航通道舵产生的诱导滚转力矩系数；