[發(fā)明專利]一種運載火箭慣性器件快速標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910752092.1
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN110411478B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉飛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶零壹空間科技集團有限公司;重慶零壹空間航天科技有限公司;北京零壹空間技術(shù)研究院有限公司;西安零壹空間科技有限公司;深圳零壹空間電子有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12233
• 代理人: 朱麗麗

本發(fā)明公開了一種運載火箭慣性器件快速標(biāo)定方法。通過引入一種算法，利用地球重力加速度和自轉(zhuǎn)角速度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，給出了運載火箭慣性器件性能指標(biāo)的快速標(biāo)定方法。對于指標(biāo)要求不高的火箭，采用本技術(shù)方案可以代替轉(zhuǎn)臺標(biāo)定方案，避免慣性器件拆裝工作，并且在火箭轉(zhuǎn)運至發(fā)射點位后仍然可以采用本技術(shù)方案進行定量測試，確保慣性器件主要指標(biāo)滿足發(fā)射要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及運載火箭領(lǐng)域，具體涉及一種運載火箭慣性器件快速標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

為了控制運載火箭飛行的軌跡和姿態(tài)，需要在箭上安裝慣性器件來測量火箭的視加速度和角速率，火箭的控制姿態(tài)控制系統(tǒng)實時采集慣性器件的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解算后擺動發(fā)動機噴管或舵面，實現(xiàn)軌跡和姿態(tài)的穩(wěn)定控制。

箭上慣性器件一般包括慣組和速率陀螺，慣組是運載火箭的必備單機，通常包含3個視加速度通道和3個角速率通道，速率陀螺僅在箭體結(jié)構(gòu)剛性不足時作為姿態(tài)控制的輔助設(shè)備使用，至少包含2個角速率通道。

當(dāng)火箭進行廠房和發(fā)射點位測試時，作為箭上關(guān)鍵單機設(shè)備的慣組和速率陀螺需要進行性能指標(biāo)的標(biāo)定，確保其性能滿足要求。當(dāng)火箭水平放置于總裝測試廠房時，慣組和速率陀螺一般需要從火箭上拆下并安裝在三軸轉(zhuǎn)臺上，并通過延長電纜連接至箭上控制系統(tǒng)。三軸轉(zhuǎn)臺既可以模擬火箭的飛行姿態(tài)，也可以對慣組和速率陀螺的性能指標(biāo)進行標(biāo)定。

當(dāng)慣性器件標(biāo)定完畢安裝回火箭控制艙之后，需要繼續(xù)進行水平狀態(tài)測試，然后整體轉(zhuǎn)運至發(fā)射點位，并進行發(fā)射前的垂直狀態(tài)測試，在這個過程中慣性器件的性能指標(biāo)很難再次進行準(zhǔn)確標(biāo)定，尤其是角速率通道的數(shù)據(jù)，在火箭靜止時數(shù)值很小并且疊加了隨機噪聲，僅憑實時的數(shù)值和數(shù)據(jù)曲線很難進行判斷。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種運載火箭慣性器件快速標(biāo)定方法，實現(xiàn)慣性器件性能指標(biāo)在箭狀態(tài)快速、方便的標(biāo)定。

根據(jù)本申請實施例提供的技術(shù)方案，一種運載火箭慣性器件快速標(biāo)定方法，包括以下步驟：

步驟1，測量慣組視加速度與角速率的多個周期數(shù)據(jù)；

步驟2，將慣組的多個周期數(shù)據(jù)進行累加計算，得到慣組合成視加速度與合成角速率；

其合成視加速度g_c的計算公式如下：

其中dVx(n)、dVy(n)和dVz(n)為X軸、Y軸和Z軸在第n個周期的視速度增量，N為參與計算的總周期數(shù)，T為慣組數(shù)據(jù)發(fā)送周期；

其合成角速率ωc的計算公式如下：

其中dWx(n)、dWy(n)和dWz(n)為X軸、Y軸和Z軸在第n個周期的角度增量，N為參與計算的總周期數(shù)，T為慣組數(shù)據(jù)發(fā)送周期；

步驟3，將慣組合成視加速度和合成角速率與當(dāng)?shù)刂亓铀俣群偷厍蜃赞D(zhuǎn)角速率進行比較，如果g_c數(shù)值在當(dāng)?shù)刂亓铀俣葦?shù)值附近，ωc數(shù)值在地球自轉(zhuǎn)角速率數(shù)值附近，認(rèn)為慣組性能正常；

步驟4，采用同樣的方法得到速率陀螺的合成角速率，速率陀螺合成角速率ωc的計算公式與慣組相同，如果使用的是雙軸陀螺，那么公式中的dWx(n)數(shù)值均為0；

步驟5，將速率陀螺的合成角速率與地球自轉(zhuǎn)角速率進行比較，對于三軸陀螺如果ωc數(shù)值在地球自轉(zhuǎn)角速率數(shù)值附近，認(rèn)為速率陀螺性能正常；對于雙軸陀螺如果火箭豎直時ωc數(shù)值在地球自轉(zhuǎn)角速率數(shù)值附近，火箭水平時不大于地球自轉(zhuǎn)角速率數(shù)值，認(rèn)為速率陀螺性能正常。