火箭自动对接脱落连接器的非线性随动控制文献综述

文 献 综 述

1.1研究背景及意义

运载火箭在国民经济发展和国防军事装备中均具有重要的作用，其一方面是远程作战武器的承载工具，同时也是开发宇宙资源和发展空间科学技术的重要手段。运载火箭在发射准备阶段，与地面设备之间的气、电、液管线的联系非常复杂，这些管线统称为脐带，脐带与火箭的接口设备称为脐带连接器。在实际加注任务中，无论是常温推进剂（偏二甲肼和四氧化二氮）还是低温推进剂（液氢液氧）都具有较大的安全隐患，前者是剧毒物质，而后者则是易燃易爆。实现脐带连接器的自动对接与脱离是实现发射现场无人值守、加注后发射流程可逆、提高发射场设备、人员和星箭安全性的的重要保障，也是运载火箭支持系统主要的研究发展方向之一。

现有加注技术均存在不同的缺点和局限性，研制具备完全自动对接和脱落功能的脐带连接器系统，对于提高航天发射安全和可靠性具有重大的意义，其具体体现在以下几个方面：

1) 缩短发射前的准备时间、降低勤务人员的工作量；

2) 实现全流程的自动化操作，降低人为因素可能造成的误操作风险；

3) 加注后发射流程可逆，实现发射场真正的“无人值守”，提高星箭和操作人员的安全性；

1.2国内外自动对接脐带连接器研究现状

1.2.1 俄系运载火箭连接器自动对接技术

前苏联由于在 1960 年发生的火箭爆炸事故中蒙受了巨大损失，因此其最早开展了自动脐带连接器的研究工作。目前，天顶号、旋风号、能源号等都不同程度具备了自动对接功能，其中天顶号火箭自动化程度达到了100%。“天顶号”虽然为多级火箭，但是其在内部设计了通常的管路，使得二级、三级的火箭也可以在一级箭体尾部进行加注，因此其不存在脐带连接器的动态对接问题。当火箭起飞后,通过级间分离技术，可实现加注管路与各级箭体模块分离。