李新国, 王文虎, 王晨曦

(1.西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072;2.航天运载系统仿真实验室, 陕西 西安 710072)

0 引言

亚轨道飞行器(SRLV)属于可重复使用运载器(RLV)的一种。对于RLV,为了提高任务的安全性与可靠性,必须要考虑故障情况下的应急返回能力。而故障仿真是应急返回能力分析的前提,可为故障下应急制导方法研究提供依据。文献[1-3]分别针对传统运载火箭以及导弹的典型故障进行了仿真分析,由于亚轨道飞行器尚处于初步研究阶段,国内外关于SRLV故障仿真的文献较少。本文在收集整理传统一次性运载火箭以及航天飞机常见故障的基础上,归纳总结了亚轨道飞行器可能存在的故障模式。针对亚轨道飞行器上升段典型故障模式(推力损失情况),利用西北工业大学空天飞行器实验室开发的OpenFlight仿真平台进行了故障仿真,分析了推力损失对SRLV上升段飞行轨迹的影响,为后续应急返回制导研究和应急返回能力分析提供了参考。

1 亚轨道飞行器故障模式

对于亚轨道飞行器而言,可以参照传统一次性运载火箭以及航天飞机故障模式进行研究。航天器是一个极其复杂的系统,各种航天器故障千差万别,起因繁杂,对各类故障的分析、研究有助于掌握各种故障的特征以确定故障的类型、性质及产生的原因,以便采取相应的应急补救措施,增加飞行任务的安全性[4]。

由于飞行中故障种类繁多,下面按照故障危害程度、故障部件所属系统以及故障的表现形式等3个方面分类阐述。……