ECPortfolioNews星河动力顺利完成火箭末段回收算法先期缩比验证

【ECPortfolioNews】星河动力顺利完成火箭末段回收算法先期缩比验证

2023-07-25

近日，星河动力航天公司在基于缩比平台的火箭末端垂直回收控制技术先期试验验证中取得阶段性进展，完成预装最优下降轨迹的跟踪着陆试验，验证平台在飞行过程中状态平稳，跟踪轨迹偏差、落点偏差、姿态偏差等各项指标均符合设计要求，达到了试验目的。后续还将继续开展基于凸优化的在线轨迹规划着陆试验，验证垂直回收着陆控制算法。

公司规划的“火鸟”回收技术验证平台包含基于航发动力的“火鸟一号”缩比验证平台和基于自研液氧煤油火箭发动机的“火鸟六号”全尺寸验证平台。“智神星一号”回收使用的控制、单机、结构、发动机等技术将分阶段在“火鸟”系列验证平台上开展技术验证，在保障“智神星一号”试验入轨商业发射的同时，稳步推进回收技术研究和验证。“智神星一号”是星河动力航天公司自主研制的中大型重复使用液体运载火箭，主要面向大型星座组网方面的市场需求，能提供不小于5吨的低轨运力，拓展捆绑构型低轨运力可达14吨，设计重复使用次数50次。“智神星一号”是国内首个采用7机圆周并联回收构型的商业运载火箭，采用中心1台、周向均布6台、全双向摆动方案，结合公司自研的CQ-50液氧煤油发动机深度变推能力（35%~110%），不仅可满足垂直回收、重复使用的要求，同时也具备动力冗余能力，即在任意1台发动机故障情况下其他6台发动机能够保证正常飞行入轨的能力。

图|智神星一号运载火箭

火箭回收过程的制导算法是回收工程几个核心技术问题之一，也是商业航天发展皇冠上的明珠，其技术原理与月球、火星软着陆制导算法类似。传统月球、火星软着陆算法一般采用离线规划轨迹、在线生成多项式等算法，存在偏差适应能力弱、推进剂消耗大等缺点，一定程度上阻碍了火箭回收技术的开发。

2005年，美国喷气推进实验室（JPL）首次发表了将凸优化算法应用于火星着陆器动力下降段制导的论文《APoweredDescentGuidanceAlgorithmforMarsPinpointLanding》，该论文解决了动力下降轨迹实时可靠在线规划问题，可实现能量消耗最优并适应较大的干扰偏差，较传统方法实现了技术跨越。该方法在2010年后开始应用于火箭回收制导规划，并取得了巨大成功，依托于相应技术演进，目前SpaceX公司的“猎鹰-9”火箭已实现超过200次的一子级回收，蓝色起源公司的“NewShepherd”亚轨道火箭也完成了超过10次软着陆回收。