运载火箭分离后尾段部分的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及运载火箭供电领域，具体涉及一种运载火箭分离后尾段部分的控制方法及装置。

背景技术

近年来世界许多国家投入大量资源到运载火箭领域的研究上。随着各种新型号运载火箭的测试与发射，其子级残骸降落区域(以下简称落区)问题逐渐引起重视。目前，运载火箭的尾段部分的落区范围过大，所需要疏散的人员数量巨大，对应的落区安全管控工作繁重。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：如何为分离后的尾段部分进行供电，进而实现控制尾段部分落入指定区域的目的。

为达到以上目的，本发明提供的运载火箭分离后尾段部分的控制方法，所述尾段部分包括综合控制器、舵机、尾段惯组、以及为综合控制器供电的末级电池；该方法包括以下步骤：在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电；通过舵机控制尾段部分落入指定区域。

在上述技术方案的基础上，所述在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电的流程包括：在分离前阶段，采用末级电池为综合控制器供电，采用尾段电池为舵机供电；在分离指令下达前的电源转换周期内，将综合控制器的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电；在分离阶段的过程中，将综合控制器的供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电；在分离指令下达指定时长后，将舵机的供电方式由尾段电池调整为尾段电池和蓄电池联合供电。

在上述技术方案的基础上，该方法在采用蓄电池供电以前，还包括以下步骤：在蓄电池供电线路上串联二极管和配电开关，在末级电池和尾段电池的供电线路上串联二极管；所述采用蓄电池供电的流程包括：闭合配电开关。

在上述技术方案的基础上，优选的，该方法还包括以下步骤：在分离前阶段至下落阶段的过程中，采用蓄电池为尾段惯组供电。

在上述技术方案的基础上，所述尾段部分还包括尾段遥测系统，该方法还包括以下步骤：在分离前阶段采用末级电池为尾段遥测系统供电，在分离指令下达前的电源转换周期内，将尾段遥测系统的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电；在分离阶段的过程中，将尾段遥测系统的供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电。

本发明提供的运载火箭分离后尾段部分的控制装置，尾段部分包括综合控制器、舵机、尾段惯组、以及为综合控制器供电的末级电池；该装置包括设置于尾段部分内的发射控制计算机、尾段电池和用于为发射控制计算机供电的蓄电池；发射控制计算机用于：在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电；通过舵机控制尾段部分落入指定区域。

在上述技术方案的基础上，所述发射控制计算机的工作流程包括：

在分离前阶段，控制末级电池的输出端接入综合控制器的输入端，控制尾段电池的输出端接入舵机的输入端；

在分离指令下达前的电源转换周期内，控制蓄电池的输出端接入综合控制器的输入端；

在分离阶段的过程中，断开末级电池与综合控制器的供电线路；

在分离指令下达指定时长后，控制蓄电池的输出端接入舵机的输入端。

在上述技术方案的基础上，所述蓄电池、末级电池和尾段电池的供电线路上各串联有二极管，蓄电池的供电线路上还串联有配电开关，配电开关用于：在需要采用蓄电池供电时闭合，在不需要采用蓄电池供电时断开。

在上述技术方案的基础上，所述蓄电池还用于：在分离前阶段至下落阶段的过程中，为尾段惯组供电。

在上述技术方案的基础上，该装置还包括尾段遥测系统，其用于：定期将综合控制器和发射控制计算机的数据，发送至地面的控制终端；发射控制计算机还用于：在分离前阶段控制末级电池的输出端接入尾段遥测系统的输入端，在分离指令下达前的电源转换周期内，控制蓄电池的输出端接入尾段遥测系统的输入端；在分离阶段的过程中，断开末级电池与尾段遥测系统的供电线路。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

与现有技术中尾段部分的落区范围过大相比，本发明在尾段部分增设了尾段电池和蓄电池、并通过对应的配电方式使得尾段部分在分离后，舵机仍有足够电量支撑工作控制尾段部分落入指定区域，进而显著减轻了大范围落区所需的安全管控工作量。

与此同时，本发明在蓄电池供电线路上设置了用于防止蓄电池接入和供电时发生短路的二极管，提高了使用安全；与此同时本发明还为蓄电池供电线路设置了配电开关，以防止飞行过程中蓄电池使用末级电池或尾段电池为自身充电而消耗电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中综合控制器和尾段遥测系统的供电示意图；

图2为本发明实施例中舵机的供电示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

首先介绍本发明的研发原理。

经研究发现，现有的尾段部分由火箭主电池供电，分离后，供电被切断，无法继续维持控制单机的工作；与此同时，尾段部分的电池再分离后，剩余电量消耗殆尽，无法有效地对舵机进行持续供电。

为此，需要保证尾段部分在分离后，仍有足够的电量支撑舵机，进而控制尾段部分落入指定区域。

在此基础上，本发明实施例中的尾段部分包括综合控制器、舵机、尾段惯组、以及为综合控制器供电的末级电池；运载火箭分离后尾段部分的控制方法，包括以下步骤：在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电；通过舵机控制尾段部分落入指定区域。

由此可知，与现有技术中尾段部分的落区范围过大相比，本发明在尾段部分增设了尾段电池和蓄电池、并通过对应的配电方式使得尾段部分在分离后，舵机仍有足够电量支撑工作控制尾段部分落入指定区域，进而显著减轻了大范围落区所需的安全管控工作量。

下面介绍本发明尾段部分各设备的供电方式，首先对火箭分离的各个阶段进行简要说明(各个阶段的称谓以及转变顺序为现有技术)。

(1)分离前阶段，包括射前阶段(即火箭发射前的阶段)、一级主动阶段、一级滑行阶段等；

(2)(一级)分离阶段，即分离尾段部分的阶段，在火箭分离指令后进入。

(3)下落阶段，即分离的尾段下落的阶段。

在此基础上，要实现尾段部分在分离后仍具有足够的电量，电量分配方向为：在分离前的阶段尽可能使用在火箭本身具备的非充电电池供电，以保证分离后在分离体内的电池具备足够的电量。

为此，上述方法中在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电的具体流程包括：在分离前阶段，采用末级电池为综合控制器供电，采用尾段电池为舵机供电；在分离指令下达前的电源转换周期(本实施例中为分离指令下达前3秒)内，将综合控制器的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电；在分离阶段的过程中，将综合控制器的供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电；在分离指令下达指定时长(本实施例中为1秒)后，将舵机的供电方式由尾段电池调整为尾段电池和蓄电池联合供电。

优选的，参见图1和图2所示，该方法在采用蓄电池供电以前，还包括以下步骤：在蓄电池供电线路上串联二极管和配电开关，在末级电池和尾段电池的供电线路上串联二极管；上述方法中采用蓄电池供电的流程包括：闭合配电开关。

由此可知，本发明在蓄电池供电线路上设置了用于防止蓄电池接入和供电时发生短路的二极管，提高了使用安全；与此同时本发明还为蓄电池供电线路设置了配电开关，以防止飞行过程中蓄电池使用末级电池或尾段电池为自身充电而消耗电量。

优选的，该方法还包括以下步骤：在分离前阶段至下落阶段的过程中，采用蓄电池为尾段惯组供电，此处采用蓄电池是因为考虑到分离后蓄电池能够通过上述过程支撑舵机控制尾段部分落地、并且还有足够电量；在此基础上，无需在单独为尾段惯组增设专用电池供电。

优选的，所述尾段部分还包括尾段遥测系统，其包括尾段遥测中心单元、尾段采编器、遥测功放、链检发射天线、链检接收天线和尾段遥测发射天线；该方法还包括以下步骤：在分离前阶段采用末级电池为尾段遥测系统供电，在分离指令下达前的电源转换周期内，将尾段遥测系统的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电；在分离阶段的过程中，将尾段遥测系统的供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电。

本发明实施例中的运载火箭分离后尾段部分的控制装置，尾段部分包括综合控制器、舵机、尾段惯组、以及为综合控制器供电的末级电池；该装置包括设置于尾段部分内的发射控制计算机、尾段电池和用于为发射控制计算机供电的蓄电池(本实施例采用锂电池组)。发射控制计算机用于：在尾段部分分离后，将综合控制器的供电方式变为采用蓄电池供电，将舵机的供电方式变为采用尾段电池和蓄电池联合供电；通过舵机控制尾段部分落入指定区域。

优选的，发射控制计算机的工作流程包括：

在分离前阶段，控制末级电池的输出端接入综合控制器的输入端(即采用末级电池为综合控制器供电)，控制尾段电池的输出端接入舵机的输入端(即采用尾段电池为舵机供电)；

在分离指令下达前的电源转换周期(本实施例中为分离指令下达前3秒)内，控制蓄电池的输出端接入综合控制器的输入端(即将综合控制器的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电)；

在分离阶段的过程中，断开末级电池与综合控制器的供电线路(即将供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电)；

在分离指令下达指定时长(本实施例中为1秒)后，控制蓄电池的输出端接入舵机的输入端(即将舵机的供电方式由尾段电池调整为尾段电池和蓄电池联合供电)。

优选的，参见图1和图2所示，蓄电池、末级电池和尾段电池的供电线路上各串联有二极管，蓄电池的供电线路上还串联有配电开关，配电开关用于：在需要采用蓄电池供电时闭合，在不需要采用蓄电池供电时断开，以防止飞行过程中蓄电池使用末级电池或尾段电池为自身充电而消耗电量。

优选的，该装置中的蓄电池还用于：在分离前阶段至下落阶段的过程中，为尾段惯组供电。

优选的，该装置还包括尾段遥测系统，其包括尾段遥测中心单元、尾段采编器、遥测功放、链检发射天线、链检接收天线和尾段遥测发射天线；尾段遥测系统用于：定期将综合控制器和发射控制计算机的数据，发送至地面的控制终端。发射控制计算机还用于：在分离前阶段控制末级电池的输出端接入尾段遥测系统的输入端(即采用末级为尾段遥测系统供电)，在分离指令下达前的电源转换周期内，控制蓄电池的输出端接入尾段遥测系统的输入端(即将尾段遥测系统的供电方式由末级电池调整为蓄电池和末级电池联合供电)；在分离阶段的过程中，断开末级电池与尾段遥测系统的供电线路(即将尾段遥测系统的供电方式由蓄电池和末级电池联合供电，调整为蓄电池供电)。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读存储介质上，计算机可读存储介质可以包括计算机可读存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。

如本领域普通技术人员公知的，术语计算机可读存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机可读存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

示例性的，计算机可读存储介质可以是前述实施例的电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。

以上仅为本发明实施例的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。因此，本发明实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。