问长征五号系列运载火箭的控制系统

控制系统采用1553B总线，总线上除了控制系统仪器外，增加了遥测单元，同时给地面测试发射控制系统留有总线测试接口。箭载计算机内嵌总线控制器，负责控制系统总线的数据流管理与调度。箭上单机采用自测试方案，各终端站点将自身系统的测试状态参数通过总线反馈给控制系统。总线控制器在飞行过程中通过总线除了完成采样、时序输出和伺服指令输出外，还要周期性地提取各个远程终端的箭测数据，在模拟飞行测试时地面总线站点充当总线监视器，用于对箭上总线信息的自动监视与测量。遥测系统以工作终端/监视终端(RT/MT)模式作为控制系统总线网络的一个终端站点挂在控制系统网络上。 制导采用激光陀螺捷联惯性测量组合+全球卫星定位与导航系统(GNSS)+箭载计算机的组合制导方案，采用迭代制导技术与GNSS修正技术。 姿态控制系统采用数字控制方案，由激光捷联惯性测量组合、速率陀螺、箭载计算机和伺服机构等组成。由激光捷联惯性测量组合及速率陀螺敏感火箭在飞行过程中的姿态运动，通过箭载计算机进行飞行姿态计算并输出控制指令，驱动伺服机构动作，使发动机摇摆产生控制力矩，实现运载火箭的姿态稳定和控制。姿态控制系统的原理见右图。姿态控制系统由助推器、一级和二级姿态控制系统组成。助推器姿态控制系统由激光惯性测量组合、速率陀螺、箭载计算机、综合控制器、助推器伺服控制器、助推器伺服作动器组成。一级姿态控制系统由激光捷联惯性测量组合、速率陀螺、箭载计算机、综合控制器、一级伺服控制器和一级伺服作动器组成。二级姿态控制系统由激光捷联惯性测量组合、箭载计算机、二级伺服控制器、二级伺服作动器、开关放大器和姿控喷管组成。主动段采用伺服作动器摆动发动机进行控制，滑行段及调姿段采用姿控发动机控制。 测量系统采用一体化设计思想，集遥测、外弹道测量和安全控制功能于一体。测量系统的主要功能是：1. 完成火箭在飞行过程中的遥测、外弹道测量和安全控制；2. 在火箭发射场测试和飞行全过程中，为各个分系统提供可靠的测量信息；3. 具备图像测量、处理及传输能力，完成运载火箭飞行过程中关键动作的监测；4. 对推进系统加注过程进行监测；5. 进行部分附加功能的参数测量与传输；6. 在牵制释放过程中，测量系统能提供高可靠的牵制释放信息。 测量系统遥测体制采用传统的PCM-FM体制，遥测信道采用2个点频下传遥测数据。1. 点频1：采用10 Mbit/s码速率，装在一子级，用于传输一子级和助推级所有参数、全箭噪声数据以及整流罩分离的冲击数据。整流罩分离后采用变码率技术，将10 Mbit/s码速率降为5 Mbit/s码速率完成一子级参数的下传。2. 点频2：采用5 Mbit/s码速率，装在仪器舱，用于传输二子级（含仪器舱）所有参数和图像数据，同时对一子级部分关键参数进行冗余传输。 遥测系统基带传输的主要功能是采集分布在全箭各个部段的电量及非电量参数，按规定的数据帧格式将采集到的数据进行合理综合，以满足地面接收与解调要求。按测量功能划分，包括以下几方面内容。遥测电量参数遥测电量参数，主要是控制系统的电压、电流、加速度表脉冲、计算机字和时序时串等参数。一类是1553B总线接口，测量系统作为控制系统1553B总线的工作终端/监视终端，完成控制总线上信息的测量与监视；一类是未上总线的参数，这部分参数仍以传统方式测量。遥测非电量参数遥测非电量参数，包含总体、环境和推进系统的振动、冲击、噪声、温度、压力和液位等参数，这些参数规模大、分布广，遍布全箭各个角落。为提高测量精度，降低传输误差，测量系统采用“就近采编”原则，将数据采编单元尽可能靠近测点位置。推进系统加注监测根据总体要求，测量系统要完成推进系统测试与加注过程中的参数监测，这对测量系统的可靠性提出了更高要求。为了满足加注系统测量要求，测量系统在发射前必须具有长时间连续工作的能力。因此，在加注时采取区域供电、遥测PCM有线传输的工作模式，避免由于长时间工作影响整个测量系统的可靠性。姿控发动机、整流罩监测根据总体要求，从发射前某一确定时间开始，由测量系统陆续完成姿态控制监测、整流罩空调监测、煤油加注监测和低温加注监测等附加系统测量。其中推进剂温度与液位测量同加注监测一同设计。 长征五号发动机和3.35米直径助推器由西安和上海生产后运送至天津，进行组装、集成和测试，之后运送至发射场准备发射。 长征五号系列运载火箭突破3.35米直径的限制，芯级直径达到5米，要将其箭体运送至发射场，原本常用的铁路运输由于隧道直径不足等问题无法使用，于是海运成为了最好的选择。海运由专门的运输船完成，这时长征五号的大直径将不成问题。而海运，也成了长征五号将发射地点选择在濒海的海南文昌的原因之一。长征五号在产业化基地完成后将被运送至天津港，装入专门为大火箭准备的大型集装箱，由新型运输船远望21号运输。经渤海、黄海、东海、台湾海峡、南海、琼州海峡等海域，经过五至七天时间，航行约一千八百海里，到达海南省清澜港西码头，再通过公路运往发射场内的火箭水平转载准备厂房。 火箭搭载的航天器将空运至海口美兰机场，经公路运往航天器总装测试厂房。