Introduction and Prospects of Gravity-1 Launch Vehicle’s Sea-Based Three Verticals Testing and Launch Mode

Gravity-1 was the world's first carrier rocket to adopt the sea-based “three vertical” testing launch mode. This article introduces the overall layout of the launch site and the workflow of rocket testing and launch for its maiden flight mission. The process of vertical assembly, vertical testing, vertical transportation, and sea-based hot launches are explained. Additionally, it provides an outlook on the improved “three vertical” testing and launch mode for future missions, such as land-based launches, rapid launches, and remote sea launches.

发射场航班化发射能力建设思考

航班化发射是构建未来高效航天运输系统的必要前提,是支撑太空产业蓬勃发展的重要基础。针对航班化发射运营对发射场能力的需求,开展了能力规划与建设思考。结合航天发射系统发展现状分析与航班化发射特征要求,描绘了发射场航班化运营的4类典型场景。在此基础上,对航班化发射场景下发射场的班次发射能力、火箭回收能力、综合测试检修能力、体系运营能力进行了规划,并从关键技术实现、基础设施建设两方面开展了能力建设的分析讨论。

运载火箭姿态控制速率陀螺自适应加权方法

针对运载火箭反馈控制回路中弹性振动信号与刚体信号存在耦合,会明显降低姿控系统稳定性的问题,提出了一种速率陀螺自适应加权方法,该方法适用于弹性振动的模态振型斜率和频率存在偏差的情况。将速率陀螺观测信号转换为频域表达,采用插值离散傅里叶变换方法辨识弹性频率;基于频域信号提出了速率陀螺加权系数矩阵自适应更新算法,分步抑制了各阶弹性振动信号;开展了不同偏差情况下的仿真校验工作。仿真结果表明,速率陀螺自适应加权方法可实现对速率陀螺测量信号中弹性振动信号的显著抑制,从源头上减小弹性振动信号对姿控系统稳定性的不利影响,从而提高运载火箭姿态控制器的性能,降低控制器的设计难度。

面向批产模式的小卫星构型与总装设计研究

中国小卫星的批量生产和发射大多集中在微纳卫星领域.目前,百千克级以上的小卫星设计制造只是对传统模式的改进优化,从构型及总装的设计上就决定了生产阶段无法实现大量批产.而国外具有代表性的批产型卫星构型并不适应中国单机的技术现状,载荷适应性较差.结合现阶段单机及总装的研制技术状态,提出了批产型小卫星构型和总装设计思路,分别从批发射、模块化、标准化、智能化及低成本5个方面阐述了适应批产模式的小卫星构型设计和总装设计的原则、方法,并在工程实践的基础上提出了发展思路,可供后续同类型小卫星构型与总装设计参考.

三平测发模式下起竖臂对运载火箭地面风载的影响

为提高运载火箭地面风载条件对地面风场较大的发射场的适应性、降低运载火箭设计载荷、减轻火箭结构质量、提高运载效率,针对三平测发模式的特点,开展起竖臂对运载火箭地面风载的影响分析。采用基于广义位移和广义载荷的运载火箭地面风载计算方法,根据起竖臂的结构特点,量化分析竖臂刚度、支承油缸刚度、抱箍数量及位置因素对运载火箭地面风载的影响程度。起竖臂刚度、抱箍数量和位置对运载火箭地面风载影响较大,提高起竖臂刚度可使根部弯矩降低24.8%,增加Ⅰ级箱间段抱箍可使根部弯矩降低38%,而支承油缸刚度对运载火箭地面风载几乎没有影响。

航天发射场接地系统模式分析

针对中国各航天发射场地面设施接地系统工程设计与火箭、航天器等地面测试设备的接地要求多年来一直存在模式不统一的问题,结合各航天发射场接地系统多年运行经验,在火箭、航天器等技术调研及现场测试的基础上,对航天发射场接地系统模式进行了深入的技术研究,统一中国航天发射场地面设施接地系统的模式,从根源上解决了困扰多年的发射场接地系统模式不统一的问题。排除其在火箭、航天器测试发射工作中的故障,可进一步提高中国航天发射场接地系统的技术水平。

富水卵石土大直径双模盾构浅覆土始发技术研究

盾构始发是盾构施工工序中的关键一步,其施工质量好坏直接关系到始发竖井及其周边环境的安全。为解决富水卵石土地层大直径双模盾构浅覆土始发,盾构切入土体易发生水土流失、洞门密封效果差、洞门破除困难等问题,结合紫瑞隧道盾构段出洞端地层情况及施工环境条件,采取“咬合素混凝土桩+袖阀管注浆加固+降水”综合措施进行端头加固;洞口处围护桩钢筋笼全部换用玻璃纤维筋保证盾构的快速安全始发;布置两道延伸钢环止水装置以及配套措施加强密封止水效果,最终形成一套适用于富水卵石土地层的大直径双模盾构浅覆土始发技术。

Robust Attitude Control for Reusable Launch Vehicles Based on Fractional Calculus and Pigeon-inspired Optimization

In this paper, a robust attitude control system based on fractional order sliding mode control and dynamic inversion approach is presented for the reusable launch vehicle RLV during the reentry phase. By introducing the fractional order sliding surface to replace the integer order one, we design robust outer loop controller to compensate the error introduced by inner loop controller designed by dynamic inversion approach. To take the uncertainties of aerodynamic parameters into account, stochastic robustness design approach based on the Monte Carlo simulation and Pigeon-inspired optimization is established to increase the robustness of the controller. Some simulation results are given out which indicate the reliability and effectiveness of the attitude control system. © 2014 Chinese Association of Automation.

Looking Back and Prospecting to the Project Design of the Spaceflight Launching Site in China

The development history of the project design of spaceflight launching site in China and the main forms used in these designs were introduced in this thesis, and it was pointed out that the spaceflight launch should not use only one fixed model. According to its nation condition, China should design and build the launching project facility and device which correspond to the technology development of spacecraft and carrier rocket.

Development Status and Main Application Progress of the Kinetica-1 Solid Launch Vehicle

The Kinetica-I rocket is designed for small-and medium-sized spacecraft launch missions to sun-synchronous orbit and low Earth orbit.The maiden flight was performed on July 27,2022.The Kinetica-I rocket is characterized by competitive payload capability and cost,robust orbital insertion accuracy,high reliability,availability at short notice and logistical versatility.12 new core technologies have been achieved during the development of the rocket.It is of great significance in promoting the innovation of China's solid carrier rocket technology and science exploration.

CASC Signed First Commercial Launch Service Deal for a National Program

CASC and China Academy of Sciences (CAS) signed a contract on the development of launch vehicles for the satellite project Strategic Pioneer Program on space science on October 31 in Beijing.According to the contract, CGWIC is the general contractor to arrange the launch service and SAST is responsible for developing three LM-2D launch vehicles. It was the first time that LM launch vehicle would be used for a national program in a commercial mode. This new attempt was expected to

新一代运载火箭发射场物资供应模式创新与实践

针对目前发射场物资存在单发配套带来的管理和运输成本高、供应难度和风险大等问题,通过对近5年发射场物资供应大数据进行分析,研究各类物资供应规律,识别供应难点和风险点,采取相应供应措施,建立发射场物资供应信息共享机制,创建了新一代运载火箭发射场物资供应新模式。进而规范了发射场物资供应流程,提高了需求预测精准度,实现了发射场物资由按需供应向主动供应的重大转变。进一步推进型号、设计、生产、物资一体化协同管理,全面提高航天物资供应效率,有效降低物资管理和采购成本,为后续型号高密度发射提供坚实物资保障。

考虑执行机构故障的运载火箭自适应滑模容错控制

针对执行机构故障下的运载火箭姿态指令跟踪问题,在考虑内部未建模动态、外部不确定干扰等因素的影响下,设计了一种基于新型扩张状态观测器(ESO)的自适应滑模容错控制器。首先,基于一种新型级联降阶扩张状态观测器,对系统的未建模动态、外部干扰等不确定性进行估计。在此基础上,结合滑模控制理论,设计了一种固定时间收敛的自适应滑模控制律,能够获得观测器干扰估计误差的上界信息,同时消除滑模控制的抖振现象。通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提出的基于新型扩张状态观测器的自适应滑模容错控制器在执行机构故障情况下仍具有较好的跟踪性能和抗扰能力。

重型运载火箭预设时间自适应控制

针对存在模型不确定性及未知外部干扰的重型运载火箭姿态控制问题,提出一种新型预设时间自适应控制方法,使得姿态控制误差收敛时间与系统初始状态无关且可预先设定。首先设计一种新型预设时间滑模面,采用滑模面切换的方法避免系统出现奇异;然后设计预设时间滑模控制器,采用神经网络估计系统集总扰动并在控制器中进行补偿,设计自适应律自适应调整神经网络权重系数,基于Lyapunov稳定性定理证明了所设计控制器的预设时间稳定性;最后通过数值仿真验证了所提方法的可行性及有效性。

基于灰色聚类模型的航天发射产品物流方式优选

针对航天发射产品物流运输方式选择问题,首先,基于航天发射任务实际构建了三级评估指标体系,并阐述了各指标含义;其次,给出了一种基于群决策层次分析法的指标赋权方法,包括构造判断矩阵、判断矩阵聚合、指标赋权和一致性检验;第三,给出了一种基于灰色聚类模型的物流运输效能评估方法,包括确定评价灰类及其对应的白化权函数、构造评估矩阵和效能评估;最后,给出了具体算例,证明了相关模型和方法的可行性和有效性,可为航天发射产品物流运输方式选择提供参考和理论支撑。

运载测试专业化科研生产管理模式转型实践

面对型号任务增长、竞争的常态化趋势,上海航天技术研究院结合运载领域科研生产的实际情况,提出运载领域专职测发队伍建设工作要求,旨在以测发模式创新为切入点,深化工作体制和工作模式改革,以实现“高质量、高效率、高效益”全面发展,为目标进一步推动科研生产管理模式创新工作。专职测发队伍成立后,承接了各大发射基地现役型号的发射任务,实现了设计和测试分离的目标,缩短了任务时间,减少了人员数量,提高了运载火箭研制生产的效率。专职测发队伍将进一步推动专职测发专业技术体系建设,为智能测发提供技术支撑,逐渐完成向数字测发、智慧测发的转变,持续提升核心竞争力。

统型测发控系统一体化发射指挥模式研究

地面测发控系统指挥控制作为火箭测试和发射的中心,由前端地面设备和后端测发控大厅地面设备组成,并完成对火箭的各项测试以及发射控制。通过统型测发控系统研制实现了运载火箭统一测发控、统一供配电、后端云平台配置,从而实现了火箭总检查和发射指挥控制一体化,优化了发射支持设计人员的参试时间,提高了测试发射效率,简化了使用维护,降低了保障难度,提升现役液体运载火箭测试发射能力。

测发控软件接口协议自动化测试技术

提出一种提高航天软件测试效率的自动化测试方案,研究测发控软件的接口协议、提取测试需求及故障模式,设计可复用的测试用例,研制支持多种接口类型的自动化测试工具并把测试用例集成到工具中。经在多种测发控软件中验证可实现自动化测试并具有很强的可复用性。与人工测试相比,该方案可把接口测试的效率提高80%以上,节省了大量测试时间。

长征二号丙运载火箭高密度发射研制管理模式探索与展望

长征二号丙型号队伍为了保证在技术状态新、任务周期极短的超常形势下圆满完成任务,通过管理与技术两方面创新,缜密策划、精细化安排资源,组织前后方充分联动,使生产及发射任务紧中有序。2022年,长征二号丙型号圆满完成6次发射任务,史无前例地在80天内三地并行完成3次发射任务。针对多专业协同论证,生产单位并行联动,资源合理调配的管理模式实践进行了总结及展望。

基于三维精细化动力学模型的局部模态获取技术

Structural dynamic problems encountered within launch vehicles are sometimes related to entire dynamic characteristics of the vehicle,and sometimes related to local dynamic characteristics of some parts of vehicles.To acquire local dynamic characteristics,it usually requires the building of a three-dimensional detailed FEM model.It is important that the simulation of mass and stiffness of local part is accurate.The local mode acquisition of a gas tank and its bracket installed in the inter-tank section is taken as an example in this paper.It can be seen that the local modes are consistent with the section modal test results.Finally,the verified three-dimensional detailed FEM model of the inter-tank section is assembled within the entire launch vehicle,and the local modes of the gas tank and its bracket under flight conditions are predicted.