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神舟六号飞船副总设计师胡军做客新浪(实录)

发布时间:2019-06-16 23:12 来源:未知 编辑:admin

  万众瞩目的神舟六号载人飞船,10月12日上午9时整在酒泉卫星发射中心发射升空。新浪网特邀神舟六号飞船副总设计师胡军于15日做客聊天室。以下为访谈实录。

  主持人:各位新浪网友下午好!欢迎来到新浪嘉宾聊天室。今天来到我们聊天室的嘉宾是神舟六号飞船副总设计师胡军。跟大家打一声招呼吧。

  胡军:各位网友大家好。 我1986年从清华大学自动化系毕业,同年考入航天总公司502所硕士研究生,89年毕业,留所工作一年后,考入北京大学力学系力学专业,控制领域方面博士研究生,93年毕业以后一直在航天公司502所从事载人飞船制导导航与控制的设计工作,在型号方面历任方案设计的主管设计师,制导导航与控制的副主任设计师,2004年2月出任载人飞船的副总设计师。

  主持人:胡老师是制导、导航与控制系统的专家,请您介绍一下制导导航与控制系统都负责哪些方面?

  胡军:先给大家一个概念,导航就是要实施确定一个物体的在空间的位置、数据,广义来讲包括姿态。制导就是要按照给定的要求,或者按照一定的轨迹,使得这个物体达到预定的目标,或者按照预定的轨迹来运行。控制是实施的过程,在我们飞船里姿态控制。

  胡军:制导导航与控制系统,主要负责从飞船起飞到返回全过程的运动控制,包括在发射过程中,如果是运载火箭出现故障的情况下要应急救生,所有的这些应急救生的控制,包括八种模式以及迅速逃离大气层外,迅速逃离故障运载火箭的控制,以及将飞船控制到预定的落区,由于我们飞船在运载火箭整流罩分离之后,它的落区的范围可达六千多公里,我们的海上作业量不够,第一个我们只能在部分地区设置搜救力量,比较小的范围,我们要将飞船控制在这几个小的落区里面查找,这是第一个方面。

  第二个方面入轨之后,主要是制导导航控制系统主要负责飞船的姿态,它要在空间保证一定的方位,一般有对舱的姿态,还有一些安全模式,比如我们对准太阳,让帆板对准太阳,这是安全的模式。如果是在比较紧急情况下,在一些恶劣情况下出现故障,姿态对准我们还要全部捕获,重新找到姿态,这是在轨姿态控制。

  还有帆板姿态控制,大家可以看,帆板在运行过程中要对准太阳,帆板对准太阳的控制也是由我们制导导航控制系统承担的,在轨道的。还有返回,返回,这个飞大家都知道,神一到神五飞船落点控制很准,落点控制准确性必然是由制导导航控制系统承担的,我们在控制返回舱要比较精确的落在主着陆场预定落区,这个如果网友有兴趣我可以说一下。

  截止到目前神舟六号起飞到返回上升段,在轨段和返回段运动控制上都是这个承担的。

  胡军:飞船的姿态,主要由船上姿态测量系统来进行的。在飞船上安装各种敏感器,这个就是它的红外地球敏感器,它可以测量它相对地球的姿态。这上面还有太阳敏感器,它可以测量出相对太阳的方位,结合轨道计算可以测出它相对地球一些姿态。在它内部还有惯性姿态敏感器,这三种惯性姿态敏感器,姿态敏感器,太阳敏感器、地球敏感器和我们传感计算机一起可以姿态测量与确定系统,这样比较精确估计出飞船本身相对地球的姿态,飞行起来的姿态。

  这里面当然包含着一些很多的现代控制理论的应用,包括滤波等等都包括里面,有喜欢自动控制方面的网友,如果有兴趣的话,这是一个很有意思的课题。

  胡军:飞船的姿态控制,由姿态测量系统来给出姿态信息,由计算机向飞船执行机构发送指令,也就是说我们飞船本身是用发动机,用它的姿态控制发动机来控制。这个飞船上有很多姿态发动机,有三个舱,推进舱,像这些边缘地区都是它的一些姿态控制发动机,整船飞行过程中,也就是说整船有这么几种,一种是三舱在轨飞行,这是一种状态,还有在返回调姿过程中要第一调姿把轨道舱分离掉,两舱结构,它们之间的控制,这都是用推进舱姿态控制发动机来控制的。

  进入返回程序以后,到了145公里左右会把推进舱给抛掉,返回舱再入大气层,返回舱也有一些姿态控制发动机,有八个发动机,这有一对,这个里面没有显示,还有一些滚动和偏航的发动机,从145公里以后的过程的控制,包括调整角度以及载入大气层内部的稳定和功能。

  轨道舱分离之后,轨道舱本身作为一个运用卫星,它有它的姿态控制手段,它的姿态控制手段,除了它本身姿态控制发动机之外,还有动量轮和磁滤器,它的控制精度比整船的控制精确得多。

  哪个发动机工作,是由我们姿态控制系统本身来决定的,我们通过控制选择发动机的点火的,哪个发动机点火以及它相应的点火的时间进行控制。

  网友:飞船进入轨道以后,它都要进行哪些的动作、姿态,是不是有一些帆板需要展开?

  胡军:飞船入轨之后,最重要的一个大家关心的就是帆板是否展开,这个帆板属于电源系统,要通过电源系统检测。帆板控制由制导导航控制,它也收到信号,判定帆板是否能打开作为初步判断。最终的判断要看帆板发电是否正常,它产生电流来确定,在帆板上有我们一些太阳的敏感器,它的运动主要是能够自主的通过敏感器测量相对太阳的方位来确定帆板的转动,来精确对准太阳,由于这个敏感器本身磁场是有限的,有可能太阳不进入这个敏感器,我们还有捕获,捕获手段,捕获之后进行跟踪,这是入轨之后最重要的事件判断帆板展开和正常发电,这是入轨之后,在第一圈就要完成这个。

  下一个动作,第五圈的轨道控制,轨道控制它主要是利用后面的一对主发动机,可以用四个,我们两个两个发动机作为自行机构作为控制,这个控制应该来讲是一套在地面支持下的一套自动控制系统来完成,地面给它在第五圈给它注入它的变轨所需的参数,比如开机的时间,以及最长的可以容忍的一个关机时间,中间精确的控制要靠我们的测量系统,比如我们的惯性测量器件来测量它的速度增量,这个就比相应的时间控制准确得多,发动机的推力,飞船质量可能会有变化,如果按照时间来控制,不是很准确,所以我们来讲,从发动机点火工作以后,我们制导导航控制系统会精确的产生增量,这是保证它产品速度增量跟我们理论计算是相符的。

  在实际过程中,我们还要考虑,因为我在关机之后发动机不会立即关闭,还有一定后效性,我们在整个飞行中都要考虑后效性。这是刚才说的关于轨道控制本身一方面。

  另外一点飞船本身来讲,在轨道上运行,它的推力方向跟姿态是相关的,我们在这个过程中要精确的保证飞船姿态成对立三种稳定姿态,这个飞船有帆板,有柔性,有弹性,对飞船有干扰,一对帆板都有,在推力作用下它会产生震动,震动会造成比较大影响,这是我们特别考虑的问题,如果保证姿态。姿态如果超差了,姿态是不行的。

  另外整个过程中,像变轨、维持处于重大事件,必须安全可靠进行,我们对它本身发动机系统要进行自主的故障诊断,如果发现第一对发动机有故障,我们会让第二对发动机来工作。如果是两对都出现了问题,我们还有后面几个大的自动发动机依然可以实现变轨,总的来讲考虑比较全面的。

  胡军:能动的,从载人飞船目前发展史来看,俄罗斯联盟号飞船是我们榜样,它的帆板是不动的,它入轨之后,要想保证飞船帆板能获得太阳能,必须采取对太阳定向,也就是说把这个帆板,它帆板是这个状态,它的在轨运行,正常在轨运行是飞船整个对太阳定向,实现重要事项,变轨、维持或者交互任务。我们这个帆板可动的,在轨道面运行,太阳相对对飞船的方向一直是在变化的,我们在这个过程中通过我们的帆板控制算法以及我们敏感器捕获跟踪手段,帆板精确对准太阳保证最大的发电能源。

  2005/10/15/ 17:36:30记载人航天工程逃逸系统发动机副总设计师任全彬

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