运载火箭的控制系统起什么作用?它由哪些部分组成?它是如何控制运载火箭沿轨道飞行和保持飞行姿态稳定的?

       运载火箭是一种可控火箭，控制系统是组成运载火箭的主要分系统之一.运载火箭的控制系统由箭上系统和地面系统两部分组成.其中箭上系统叫飞行控制系统，地面系统称测试发射控制系统.地面的测试发射控制系统的任务是检查测试飞行控制系统和其他电气设备的性能和参数;给运载火箭装订飞行程序和数据;进行精确方位瞄准;在运载火箭经检查测试合格，符合技术要求之后，实施发射点火控制.

　　箭上的飞行控制系统则用来控制运载火箭飞行中的飞行状态，运载火箭在飞行中，其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.飞行控制系统的任务就是控制火箭这两种运动状态符合设计所规定的要求.火箭在实际飞行中，常受到来自运载火箭本身和外部环境的各种干扰力和干扰力矩的的影响而偏离预定的飞行状态.来自火箭本身的有: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，发动机制造和安装偏差造成的推力轴线偏斜，多台发动机工作不同步，液体推进剂在贮箱内晃动，控制设备制造误差引发的干扰力和干扰力矩.来自外部环境的干扰和干扰力矩主要是风的影响.

　　飞行控制系统的功能是:(1)控制运载火箭的质心在设计的轨道平面内按预定的轨道飞行，并根据设计的飞行位移和飞行速度及时关闭发动机，保证运载火箭入轨精度;(2)克服种种干扰的影响，控制运载火箭绕质心运动的姿态角(俯仰角，偏航角，滚转角)偏差在允许的范围内，使火箭保持稳定飞行;(3)对箭上设备供、配电和对各种自动装置实施预定飞行时序的配电控制;(4)传输和处理箭上其他系统的工作信息和控制其状态变化。

　　飞行控制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。软件的作用是完成各种功能计算并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。

　　制导与导航系统的主要任务是控制运载火箭的入轨精度.通过测量仪表测出的火箭运动参数，经计算装置进行导航计算，得到火箭的速度和位置，按预定关机量要求关闭发动机;然后根据对每一时刻速度和位移按要控制的参数(如高度、倾角等)进行导引控制，使火箭的质心运动接近预定的轨道，保证火箭入轨。

　　姿态控制系统的任务是克服种种干扰的影响，保证运载火箭的稳定飞行.通过测量仪表测出火箭绕其质心转动的姿态角和角速率，经中间装置处理后发出姿态控制信号，控制火箭的飞行姿态，使其实际的飞行俯仰角与程序飞行所需的程序俯仰角之间的差接近于零.保持火箭沿着预定的轨道飞行，使火箭的飞行偏航角在0°左右摆动，保持火箭在预定的轨道平面内飞行，控制火箭的滚转角，使其值也接近于0°。从而保证火箭的稳定飞行。

　　制导与导航系统的横法向导引信号和姿态控制系统的姿态控制信号是经过综合装置综合后，通过执行机构改变发动机推力的方向来调整运载火箭的飞行状态的.目前，运载火箭控制系统的执行机构大都采用伺服机构.伺服机构接受经综合后的横法向导引信号和姿态控制信号来摆动发动机，使其推力方向产生偏斜，利用推力的横向分力，产生一定的控制力和控制力矩，控制火箭的飞行状态.

转    自：《叩开太空之门—航天科技知识问答》

本文编辑：闫秋