王 聪，王劲博，宋征宇

(1. 北京航天自动控制研究所，北京 100854；2. 中山大学系统科学与工程学院，广州 510275；3. 中国运载火箭技术研究院，北京 100076)

0 引 言

载人登月任务的第一步是利用运载火箭将载人飞船送入地月转移轨道,火箭2 000余秒的飞行时间相较于地月转移轨道约120小时的飞行时间,占比小于0.5%,却为飞船提供了95%以上的能量,因此,运载火箭的飞行控制精度和可靠性是载人飞船进入环月轨道的重要前提。相比于无人月球探测任务,航天员的安全性要求尤为突出,从运载火箭制导控制的角度,在非致命故障下合理利用剩余运载能力,对火箭飞行轨迹进行重规划,将载人飞船安全送入停泊轨道等待救援或自主返回,是载人登月火箭不可或缺的能力。

当动力系统出现轻微故障时(如推力微小幅度下降)[1],火箭仍可继续采用迭代制导、动力显式制导[2]等经典闭环制导方法进入目标轨道。然而,如果故障程度较大以至于目标轨道不可达,则传统制导方法无法适用。在这种情况下,新的自主制导方法需要充分利用火箭剩余能量,将载荷送入较低或不同轨道面的救援轨道,这就涉及到运载火箭故障后的在线运载能力评估与任务、轨迹重构。

美国SLS Block-1B火箭采用了离线仿真装订和在线查表评估的方式来提高其非致命故障条件下的鲁棒性[3]。然而,这种方法仅适用于有限的故障模式,且在复杂故障条件下,在有限数据库中查表拟合的重构轨迹势必不是最优的,甚至是不可行的。……