德国航空航天中心研发SHEFEX II锐边航天器自定义飞行控制系统

Jpgcs 于 2010年9月2日 23:06 发表

与此前航天器不同,实验型“锐边”航天器(SHEFEX II)在重返大气层期间将会实施主动控制。德国航空航天中心(DLR)为其研制了一个自定义空气动力飞行控制系统,该系统将对飞行器返回地球时进行控制。

由DLR飞行系统研究院研制的控制系统的核心是安置在SHEFEX II前部的“鸭式”(canards)控制面,该控制面可用于主动控制飞行器。初步地面测试已成功完成,目前子模型准备集成到SHEFEX II上并执行进一步的试验。 


极端的空气动力负荷与热负荷 

DLR飞行系统工程师称,电机飞行控制系统对于未来再入飞行器而言具有极大的潜力。DLR研制的样机非常紧凑且轻便。此举向研制更廉价、更有效的再入飞行器飞行控制系统又迈进一步。

鸭式控制系统能自动调整再入飞行器的状况和流动条件,这与能够改变飞行高度的飞机上的控制界面方式一样。但在100~20千米高度的条件下情况却有所不 同——这时导向滑板系统是活动的。新的导向滑板系统要暴露于极端空气动力负荷与热负荷环境下。其组件必须能抵挡高热、大加速度和高度空气动力负荷。这会使 标准组件解体并燃烧殆尽。

再入系统使用了最先进的技术。这些系统必须在非常恶劣的环境下具备可靠性。SHEFEX II在再入大气层阶段能达到近3千米/秒的速度。因此“鸭式”模型(硬件)需要足够稳固,以抵抗这样的极端条件。

与此同时,软件方面也需要在严格的实验任务中可靠地工作,在控制模式下将飞行器安全带回地球。

 


SHEFEX II计划在2011年从澳大利亚发射 


DLR的研究人员正与其他研究院和工业合作伙伴协力研发自动飞行控制系统的硬件和软件。他们设计并实施这个系统,建造再入系统的数学模型,以及研究飞行控制算法。 

“鸭式”模型由星载计算机、调节器、密封条、动力供应、电缆线路、结构和软件组成。这些单独的组件已经过多次评估和测试,如真空试验、振动测试、功能与 性能试验、机械试验等。软件也在地面模拟环境下经过了测试。迄今结果显示,导向滑板系统已达到了下一阶段完成系统所需要的成熟级别。

最后一个阶段——测试整个系统将在DLR的Oberpfaffenhofen 进行。SHEFEX II将在2011年从澳大利亚发射至200千米的高空。整个SHEFEX II试验将持续10分钟,DLR飞行系统工程师的测试时间将小于60秒。(陈菲 许红英 /中国航天工程咨询中心)

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分类: 创新设计工程软件

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