液氧煤油载人运载火箭二级伺服机构系统方案

赵守军，赵迎鑫，姜庆义，刘俊琴，陈克勤

（北京精密机电控制设备研究所，北京100076）

1 引言

伺服机构我国是对运载火箭等飞行控制的执行机构系统的统称，典型应用是摇摆发动机实施推力矢量控制，是现代火箭的支撑性关键技术，传统上由电液控制和液压能源等部分组成[1]。由于液压能源通常从发动机汲取动力，因此伺服机构与发动机关系密切，大多并行论证和研制。我国未来载人航天运载火箭论证采用液氧煤油发动机，具备无毒、无污染、高性价比和使用维护方便等突出优点[2]，称为液氧煤油载人运载火箭。一级拟采用120t液氧煤油发动机，基础较好，一级伺服机构也已有产品可以使用[3]。二级论证采用18t液氧煤油发动机，起步较晚。二级伺服机构则是我国近年来论证的最新一型摇摆液体火箭发动机的配套产品，按需求构成一套四自由度的数字控制电液伺服机构系统，本文简称为“二级伺服机构系统”。已完成的设计方案集中体现了我国伺服机构的设计思路、特点和新技术应用情况。

2 需求分析

对于载人航天，高可靠和使用维护方便是火箭对伺服机构的最突出需求，以保证飞行成功以及发射和地面测试任务顺利进行。与一级相比，二级伺服机构系统还需具备“空中冷起控”能力：二级摇摆功率约5kW，从发动机汲取动力是可行和高效的选择；但火箭一级分离后、二级启动前，是不能从二级发动机获得动力的，而二级点火启动过程本身对火箭姿态是一个干扰，又希望伺服机构具备控制能力，需要比发动机提前启动，即“空中冷起控”，关键是解决动力源问题。……