科创中国

行业领域

航空航天技术

需求背景

针对垂直返回火箭高精度绝对+相对导航技术，前期已经开展了国内外垂直返回火箭导航相关领域研究现状、现有技术方案的调研工作；并结合蓝箭航天的垂直返回火箭总体方案和导航信息需求，开展了方案论证以及方案初步设计工作，后续将针对该方案研制过程中需解决的关键技术进行攻关，技术方案试验验证系统搭建。

开展垂直返回火箭高精度绝对+相对导航技术研究工作，研制高精度绝对+相对导航系统，不但可以满足火箭垂直返回着陆需求，为实现运载一子级回收打下坚实基础；相关技术还可推广应用至各类无人机、无人驾驶汽车、智能农业机械等不同的应用领域，各类载体在获得高精度导航信息的同时，还可提高其系统可靠性与安全性，技术的推广应用具有较好的经济效益前景。

需解决的主要技术难题

        研制采用火箭发动机的垂直起降验证飞行器，研究“高精度导航与在线轨迹规划+跟踪”的制导方法，实现闭环速度控制；研究适应大静不稳和晃动极零现象的参数优化方法，应对着陆过程中支腿展开产生的箭体质心和压心剧烈变化；采用基于自抗扰控制的扩张状态观测器估计补偿回路，确保着陆过程的姿态稳定和控制精度；提出一种以远离可行域边界为目标的自主制导方法，以应对发动机节流能力受限导致着陆段推重比大的情况。

当前发动机推力调节技术主要包括具有流量调节能力的高压降喷注器、多集液腔喷注器、针栓喷注器、气体喷注和喷管喉部调节方法5种途径。

大范围推力调节使发动机供应系统、涡轮泵、燃烧组件大范围偏离额定工况工作，供应系统稳定裕度降低，有可能导致振动加大、喷注器雾化不足、产生不稳定燃烧等问题。

因此，发动机大范围推力调节需要突破适应大范围流量调节的喷注器技术和推力室技术、适应大范围推力调节的涡轮泵技术和调节器技术等。

期望实现的主要技术目标

1、确保火箭子级以稳定的姿态，按照预定的轨迹飞回预定降落场

2、缩小范围：我国内陆发射子级残骸散落面积达2100平方公里，区内人口接近30万

需求解析

解析单位：“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团（中国兵工学会） 解析时间：2022-11-09

孔见

南京理工大学

教授

综合评价

该技术为高精尖技术，企业需求明确，技术要求清晰。在降低火箭发射成本中，能够垂直返回火箭高精度的技术决定着企业的生存基本，国内民营运载火箭尚在起步阶段，民营公司中研发火箭垂直返回技术寥寥无几，需寻求研究所或高校为企业解决此项问题。2015年国务院先后发布《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》等文件，鼓励民营企业进入商业航天领域。促进民营运载火箭发展，未来我国民营运载火箭行业也将迎来蓬勃发展。

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