问题:可重复使用运载火箭的规模化应用,关键于实现“能回收、回得准、回得稳”。返回段飞行跨越高空到近地的宽速度域和大空域——气动环境复杂多变——同时面临建模误差、外界扰动和姿态耦合等不确定因素。如何在复杂条件下确保助推器的高精度落点控制和可靠姿态管理,成为影响回收成本、周转效率和任务可靠性的核心难题。 原因:传统依赖离线规划的方案难以应对返回飞行中的突发偏差,尤其是在再入与下落阶段,气动力、热环境和结构载荷等多因素耦合,对制导计算能力、传感器和执行机构的响应速度提出了更高要求。因此,需要实时评估偏差并动态更新轨迹,形成“感知—计算—控制”闭环。面向工程化需求,在线轨迹优化方法与气动控制方案的协同验证成为关键突破口。 影响:1月12日16时,中山大学与中科宇航联合实施的“力鸿”一号遥一飞行器试验按计划进行。飞行器升空后越过“卡门线”,到达约120公里的弹道最高点,随后进入无动力返回阶段。当飞行器降至距地面约70公里高度时,中山大学自主研制的“慎思”二号D(SS-2D)箭载制导计算机启动,执行在线轨迹优化返回制导程序,成功在复杂偏差和干扰条件下实现助推器的高精度定点、定姿落地。此次试验采用无动力返回方式,重点验证了跨速域、大空域再入条件下在线轨迹优化制导方法与栅格舵气动控制方案的工程可行性和飞行可靠性。这是国内首次在百公里级高度剖面条件下开展的在线轨迹优化闭环制导飞行试验。业内认为,该进展为我国可重复使用运载火箭的回收制导技术提供了可验证的工程数据和技术路径,推动其从“单点突破”向“系统成熟”迈进。 对策:为推进后续工程应用,需在“算法—算力—控制—试验”一体化上提升。具体包括:提升在线轨迹优化算法的鲁棒性和容错能力,确保其在极端气动环境下的收敛与稳定;增强箭载计算平台的实时性和可靠性,提高对突发偏差的快速响应能力;优化制导律与栅格舵等执行机构的协同设计,形成可复用的控制参数验证流程;建立覆盖更多高度、速度和落区条件的飞行试验体系,通过多架次、多工况数据积累,完善模型验证闭环,降低常态化回收的工程风险。 前景:可重复使用运载火箭是降低发射成本、提升发射频次和快速响应能力的重要方向。在线轨迹优化闭环制导技术的成熟,将大幅提升任务灵活性、回收精度和可靠性,支撑我国商业航天的规模化发展。未来,随着技术从验证走向应用,还需应对更高难度的返回工况、更复杂的落区条件和更严格的周转周期要求。此次试验展现了我国在返回制导核心技术上的自主创新和工程验证能力,为后续更大规模、更高频次的回收试验奠定了基础。
从“卡门线”到地面的百公里返回之旅,说明了我国航天人对自主创新的不懈追求。中山大学与中科宇航联合完成的在线轨迹优化制导飞行试验,不仅是技术验证,更是我国可重复使用运载火箭发展的重要里程碑。该突破将增强我国航天运输领域的自主能力,为航天强国建设提供坚实支撑。随着更多科研机构和企业的参与,我国可重复使用运载火箭技术必将取得更大突破。