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火箭为什么能“指哪打哪”

书之意 2015-04-28 10:13:02 手机版

  科技在不断发展完善,中国作为传统的文化大国,一直紧跟时代的步伐。近年来,中国发射了好几个火箭和卫星。可是大家都火箭有所了解和关注吗?知道火箭为什么能“指哪打哪”这么神奇吗?其中的原因是什么,下面就由小编来给大家解答一下疑惑吧。

  骑马时要让马乖乖地听话,通常给它套上缰绳,指挥它的行动。对于运载火箭而言,这条“缰绳”就是它的控制系统。如果将发动机比喻为火箭的“心脏”,控制系统则起着类似人体“神经中枢”的作用,它控制并支配着火箭上天后的一举一动。

  火箭的控制系统由箭上系统和地面系统两部分组成,箭上系统叫作飞行控制系统(常简称飞控系统),地面系统称测试发射控制系统(常简称测控系统)。

  测控系统是火箭发射前人机对话的主要接口,通过火箭与地面间的通信可掌握箭上设备的工作情况和各种参数,也可将飞行参数向箭上设备装订,最后控制火箭发射。

  飞控系统由制导与导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三部分及相应的软件组成。制导与导航系统是火箭飞行控制系统的核心,它控制火箭的质心按预定的轨迹运动,保证所运载的航天器准确入轨。姿态控制系统的任务是克服种种干扰的影响,保证火箭的飞行姿态稳定。电源供配电和时序系统除完成地面到箭上电源供电的转换外,主要是向各种控制仪器设备提供各自需要的电源,并按飞行程序发出指令,控制火箭工作状态的变化。软件的作用是完成各种功能计算,把三个部分按功能和工作程序结合起来完成飞行控制任务。

  火箭飞行状态可以分解为两种运动:一是火箭质心的运动,二是火箭绕质心的转动。在实际飞行中,火箭常受到各种因素影响而偏离预定的飞行状态。其中,来自火箭本身的因素有3个:(1)由于箭体结构制造偏差造成的结构不对称、结构轴线偏移和质心偏移;(2)发动机制造和安装偏差造成的推力轴线偏斜;(3)多台发动机工作不同步,液体推进剂在贮箱内晃动,以及控制设备制造误差等引发的干扰力和干扰力矩。外部环境的影响主要是风的干扰。

  飞控系统的仪器设备由测量仪表、中间装置、执行机构和电源配电装置等组成。

  根据导航方式不同,测量仪表的种类有所不同,但都离不开陀螺和加速度表。高速旋转的陀螺能始终保持自身的方向不变,并能觉察到火箭姿态的任何变化。利用陀螺原理制造的加速度表,则能感受火箭速度的变化。

  中间装置主要是指电子计算机。一旦接到测量仪表发来的火箭飞行路线和姿态变化的信号,计算机就立即进行计算,随后进行综合处理,将信号放大,传给执行机构,并控制执行机构进行工作。

  执行机构包括电磁阀门、电爆器件、舵机、姿态喷管、摇摆发动机,以及控制摇摆发动机运动的伺服机构等。它们严格执行中间装置传来的信号命令,使发动机点火、关机,纠正飞行路线和姿态的偏差,使火箭级间分离和卫星、飞船等有效载荷分离。