張 兵，沈 丹，張志國(guó)，朱海洋，馬 英

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京，100076）

0 引 言

運(yùn)載火箭的水平和發(fā)展劃代可由總體性能、產(chǎn)品性能、可靠性和安全性、環(huán)境適應(yīng)性、使用維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性等多方面指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[1]。作為能量密集度極高的復(fù)雜巨系統(tǒng)的典型代表，運(yùn)載火箭的可靠性/安全性是其它核心指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的前提。隨著以長(zhǎng)征五號(hào)為代表的新一代運(yùn)載火箭研制成功，中國(guó)運(yùn)載火箭型譜不斷完善，進(jìn)入空間能力不斷提升，然而總體發(fā)射成功率與世界先進(jìn)水平仍有差距，提高運(yùn)載火箭可靠性/安全性的途徑有待升級(jí)。

下一代運(yùn)載火箭如果要在產(chǎn)品性能上實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，就必須完成基礎(chǔ)技術(shù)的跨越式變革，即傳統(tǒng)運(yùn)載火箭領(lǐng)域與新興領(lǐng)域的深度跨界技術(shù)融合[2]。其中火箭飛行過(guò)程中的可靠性、安全性需要在傳統(tǒng)的冗余和裕度設(shè)計(jì)之外，通過(guò)智能化的故障容錯(cuò)和任務(wù)重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行任務(wù)成功率的本質(zhì)提高。當(dāng)前，硬件設(shè)備性能大幅升級(jí)，信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能算法不斷涌入，為火箭飛行智能化設(shè)計(jì)提供了充足條件。

基于上述理念與思考，本文在總結(jié)分析中國(guó)運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)理念發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上構(gòu)思了長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的智能化發(fā)展路線，并對(duì)其中的關(guān)鍵技術(shù)和核心概念進(jìn)行了探討和設(shè)想。

1 火箭飛行智能化發(fā)展情況

1.1 國(guó)外火箭飛行智能化發(fā)展

以美國(guó)、俄羅斯俄為代表的航天強(qiáng)國(guó)，將典型故障模式納入設(shè)計(jì)和驗(yàn)證流程，通過(guò)規(guī)劃任務(wù)能力余量或在構(gòu)型選擇時(shí)采用動(dòng)力冗余等手段，使其主力運(yùn)載火箭均具備一定程度的故障適應(yīng)能力。

美國(guó)是最早開(kāi)展故障診斷技術(shù)研究的國(guó)家，在20世紀(jì)60年代就開(kāi)展了運(yùn)載火箭故障適應(yīng)性研究和應(yīng)用。著名的發(fā)動(dòng)機(jī)廠商洛克達(dá)因公司曾針對(duì)7種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)（MA-3、MA-5、RS-27、F1、H1、J-2、SSME）研制過(guò)程中的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從交付的2500臺(tái)進(jìn)行過(guò)1000次飛行的發(fā)動(dòng)機(jī)中統(tǒng)計(jì)出85000次故障，對(duì)故障記錄進(jìn)行評(píng)定、篩選、歸類，歸結(jié)為16種故障模式用于發(fā)動(dòng)機(jī)的故障分析和預(yù)測(cè)[3]。土星系列火箭采用了包含飛行路徑優(yōu)化的“路徑適應(yīng)制導(dǎo)”，1968年發(fā)射阿波羅6號(hào)過(guò)程中，土星五號(hào)二級(jí)由于故障導(dǎo)致2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，控制系統(tǒng)穩(wěn)定住火箭并延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間使火箭正常入軌；1985年挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)箭上安全系統(tǒng)及時(shí)關(guān)閉發(fā)生故障的1號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)發(fā)射未產(chǎn)生致命影響；法爾肯9火箭地面起飛允許1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，飛行一段時(shí)間后允許2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)故障。2012年10月、2020年3月，法爾肯9火箭飛行兩次出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障，均通過(guò)重構(gòu)完成入軌。

俄羅斯在火箭診斷及健康管理技術(shù)方面也具有先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)[4]。典型的系統(tǒng)有針對(duì)大功率液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（RD-170）開(kāi)發(fā)的健康監(jiān)測(cè)和壽命評(píng)估系統(tǒng)，以及針對(duì)暴風(fēng)雪航天飛機(jī)的軌道實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)。此外，N1火箭具備飛行中2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)故障下利用其余發(fā)動(dòng)機(jī)完成后續(xù)任務(wù)的能力。

1.2 中國(guó)長(zhǎng)征火箭飛行智能設(shè)計(jì)發(fā)展

中國(guó)長(zhǎng)征火箭飛行智能化設(shè)計(jì)發(fā)展可分為以下4個(gè)階段：極限偏差包絡(luò)設(shè)計(jì)，有限故障冗余設(shè)計(jì)，故障診斷與容錯(cuò)重構(gòu)設(shè)計(jì)和全剖面全任務(wù)智慧火箭設(shè)計(jì)。

20世紀(jì)90年代以前，長(zhǎng)征火箭主要采取針對(duì)偏差的極限包絡(luò)設(shè)計(jì)方法，全箭可靠性依靠各系統(tǒng)及單機(jī)可靠性保證，對(duì)超出設(shè)計(jì)工況的故障適應(yīng)性較弱。

隨著載人航天工程的推進(jìn)，長(zhǎng)征二號(hào)F（以下簡(jiǎn)稱“CZ-2F”）火箭作為中國(guó)首型載人火箭，牽引出基于有限故障的冗余設(shè)計(jì)方法，通過(guò)控制回路系統(tǒng)級(jí)冗余、分離、動(dòng)力等系統(tǒng)開(kāi)展可靠性設(shè)計(jì)，使火箭初步具備了一定的故障容錯(cuò)能力。

CZ-2F火箭采用FMEA方法，基于載人火箭實(shí)際任務(wù)剖面，確定了待發(fā)段、上升段共十余種故障模式。箭上主要基于過(guò)載和姿態(tài)等飛行動(dòng)力學(xué)參數(shù)的箭上故障判據(jù)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)爆炸等快變故障（傳播迅速且導(dǎo)致姿態(tài)迅速失穩(wěn)的故障）；地面主要檢測(cè)慢變故障（例如整流罩未分離等），覆蓋待發(fā)段和上升段的故障模式。

“冗余+裕度”模式大幅提高了中國(guó)火箭系統(tǒng)的可靠性，使中國(guó)火箭飛行成功率達(dá)到了96%，進(jìn)入世界先進(jìn)水平。但由于在適應(yīng)典型故障的總體方案設(shè)計(jì)方面還有差距，因此還未達(dá)到當(dāng)今世界航天強(qiáng)國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)（火箭發(fā)射成功率大于98%）。同時(shí)，不斷提高冗余和裕度程度，不但邊際效益越來(lái)越低，還會(huì)帶來(lái)增重和成本問(wèn)題。隨著技術(shù)發(fā)展，提高可靠性的設(shè)計(jì)理念也在發(fā)生轉(zhuǎn)變。

目前，中國(guó)的運(yùn)載火箭研制正處于全面進(jìn)入第3階段的關(guān)鍵時(shí)期?；诳偩€技術(shù)研制的新一代運(yùn)載火箭已經(jīng)具備了攻克本階段關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)?；诖笠?guī)模信息融合的故障診斷和容錯(cuò)重構(gòu)技術(shù)也具備了工程應(yīng)用的良好平臺(tái)。當(dāng)前階段應(yīng)重點(diǎn)解決3個(gè)層面關(guān)鍵技術(shù)：a）基于多元信息融合的故障診斷技術(shù)；b）任務(wù)重構(gòu)技術(shù)；c）適應(yīng)典型故障的制導(dǎo)控制律重構(gòu)技術(shù)。未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，將重點(diǎn)在這3個(gè)方向集中攻關(guān)，形成基于新一代運(yùn)載火箭的飛行搭載產(chǎn)品，突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，完成服務(wù)智慧火箭總體設(shè)計(jì)方案的全箭級(jí)仿真驗(yàn)證條件建設(shè)。

通過(guò)以上工作，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭將逐步具備有限故障模式下的容錯(cuò)和重構(gòu)能力，大幅提升火箭的可靠性和飛行成功率。依托下一代載人火箭，將實(shí)現(xiàn)全任務(wù)、全剖面的智慧飛行方案。

2 未來(lái)火箭飛行智能化設(shè)計(jì)思路

2.1 總體方案特點(diǎn)

充分結(jié)合人工智能與信息融合技術(shù)，未來(lái)火箭飛行智能化具備全剖面、全系統(tǒng)、協(xié)同化的特點(diǎn)：

a）全剖面覆蓋的智能飛行：待發(fā)段采用智慧測(cè)發(fā)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，提高本質(zhì)安全；起飛段采用基于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流的柔性牽制實(shí)現(xiàn)起飛前健康檢測(cè)，提前暴露故障隱患；上升段采用多源信息融合進(jìn)行故障診斷、隔離與重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)故障下的任務(wù)重規(guī)劃；軌道轉(zhuǎn)移段采用天地平行交互學(xué)習(xí)，提升智能決策的準(zhǔn)確性。

b）全系統(tǒng)參與的智能飛行：除全箭動(dòng)力學(xué)參數(shù)外，動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)共同為全箭故障診斷提供信息，提升故障診斷的快響性和準(zhǔn)確性。

c）協(xié)同化設(shè)計(jì)的智能飛行：將傳統(tǒng)上相對(duì)獨(dú)立的控制、測(cè)量和故檢功能進(jìn)行整合，在研制過(guò)程中統(tǒng)一電氣系統(tǒng)頂層架構(gòu)和信息流，形成電氣一體化設(shè)計(jì)?？紤]火箭與有效載荷之間的故障診斷和處置決策的協(xié)同，在研制過(guò)程中建立器箭的交互接口、信息流向關(guān)系和決策邏輯，形成器箭一體化設(shè)計(jì)；考慮地面協(xié)同對(duì)火箭飛行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和決策，尤其對(duì)部分長(zhǎng)期在軌或飛行時(shí)間較長(zhǎng)的任務(wù)，充分利用箭上、地面兩套系統(tǒng)的特點(diǎn)配合完成故障診斷和處置，形成天地一體化設(shè)計(jì)。

2.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和總體布局

考慮故障狀態(tài)后，火箭設(shè)計(jì)過(guò)程中各專業(yè)各系統(tǒng)耦合更緊密，需重新梳理制定總體研制流程。遵循“故障-工作、故障-安全”的設(shè)計(jì)原則，將正常飛行狀態(tài)、故障飛行狀態(tài)和逃逸（或中止飛行）飛行狀態(tài)同時(shí)作為火箭設(shè)計(jì)的輸入條件。以最大程度避免出現(xiàn)災(zāi)難性故障未能檢測(cè)到、檢測(cè)到無(wú)法實(shí)施處置等沖突。例如，通過(guò)對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的布局優(yōu)化、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)架在推力不對(duì)稱下的強(qiáng)度加強(qiáng)等，為控制容錯(cuò)提供更好的故障適應(yīng)性基礎(chǔ)。

高安全性與高可靠性是運(yùn)載火箭追求的首要目標(biāo)，智能化飛行的宗旨是通過(guò)智能手段確保安全可靠，應(yīng)遵循的最基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：a）智能化不等于復(fù)雜化，充分發(fā)揮“簡(jiǎn)單可靠”的設(shè)計(jì)理念；b）載人火箭以航天員安全為先，非載人火箭以最大程度地達(dá)成任務(wù)為先；c）總體綜合全箭信息，把握診斷邏輯，站在全箭的高度進(jìn)行故障診斷和處置；d）充分挖掘各系統(tǒng)內(nèi)部資源、單機(jī)自測(cè)試能力，實(shí)現(xiàn)全箭配置最優(yōu)；e）故障處置在一定的約束和能力下開(kāi)展，不進(jìn)行威脅航天員人身安全、影響航落區(qū)安全的處置，不進(jìn)行可能產(chǎn)生次生災(zāi)害的處置，對(duì)重新規(guī)劃后仍然無(wú)法滿足任務(wù)或降級(jí)任務(wù)的不予處置。

智能化飛行實(shí)現(xiàn)的總體布局如圖1所示。在箭上動(dòng)力、電氣分系統(tǒng)參數(shù)采集后做出系統(tǒng)級(jí)診斷，全箭姿態(tài)和分離參數(shù)采集后做出全箭級(jí)診斷。綜合系統(tǒng)級(jí)和全箭級(jí)診斷意見(jiàn)做出處置決策。在滿足安全性約束和能力需求的情況下，進(jìn)行控制重構(gòu)以及發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)和應(yīng)急分離等隔離措施。地面協(xié)同系統(tǒng)收取箭上遙測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)控外測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，并在允許的時(shí)間內(nèi)上傳處置策略，其計(jì)算算法與計(jì)算資源與箭上不同。

圖1 飛行智能化設(shè)計(jì)總體布局Fig.1 Overall Layout of Intelligent Flight

2.3 參數(shù)采集

故障診斷引入多系統(tǒng)參數(shù)，采取數(shù)據(jù)融合技術(shù)為故障診斷提供依據(jù)。飛行控制參數(shù)用于直接表征全箭飛行狀態(tài)，主要為慣性器件輸出的加速度、速度、姿態(tài)等；動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)用于直接表征動(dòng)力系統(tǒng)工作狀態(tài)，主要為渦輪轉(zhuǎn)速、泵后壓力等；伺服機(jī)構(gòu)參數(shù)用于直接表征執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)，主要為電壓、搖擺角度等；分離系統(tǒng)參數(shù)用于表征部段間分離狀態(tài)，包括行程開(kāi)關(guān)等；結(jié)構(gòu)系統(tǒng)通過(guò)光纖光柵測(cè)點(diǎn)給出結(jié)構(gòu)應(yīng)力和失穩(wěn)特征信息；此外還包括各類用于間接輔助診斷的信息，如環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)和影像類數(shù)據(jù)等。

未來(lái)將采取無(wú)線測(cè)量、羽焰光譜檢測(cè)、掃描激光測(cè)振、紅外測(cè)溫等技術(shù)豐富診斷數(shù)據(jù)的來(lái)源，從不同維度完成全箭故障診斷。

2.4 故障模式和診斷方法

火箭系統(tǒng)組成復(fù)雜，尤其是大型液體捆綁式火箭，全箭故障模式可達(dá)上萬(wàn)種，其中直接影響飛行成敗的可達(dá)上百個(gè)。從提高適應(yīng)性、針對(duì)性和可實(shí)施性的角度考慮，火箭故障診斷的范圍宜重點(diǎn)針對(duì)發(fā)展過(guò)程可控、影響機(jī)理清楚的典型故障模式，確?；鸺谶@些故障發(fā)生的情況下仍能夠順利入軌或者盡可能降低任務(wù)損失。中國(guó)下一代載人運(yùn)載火箭具備容錯(cuò)和重構(gòu)能力，將具備數(shù)10種可以診斷的故障模式，以提供處置的必要信息。

常用于火箭故障診斷評(píng)估的方法[5]如表1所示。將基于信號(hào)、基于模型和基于人工智能的故障診斷技術(shù)按照需求集成運(yùn)用，從而開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)高效、可靠的實(shí)時(shí)在線的故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)。

表1 常用故障診斷評(píng)估方法Tab.1 Common Methods of Fault Diagnosis of Spacecraft

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外火箭故障案例進(jìn)行分析，動(dòng)力系統(tǒng)故障是主要模式，其次是控制系統(tǒng)故障。因此適應(yīng)典型動(dòng)力系統(tǒng)故障，應(yīng)是故障模式和診斷方法研究的重要方面。在發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)與診斷研究中，需要采用多元信息融合的方法：一方面，圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型及跨型號(hào)試車(chē)數(shù)據(jù)積累、飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，建立完善的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，得到基于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)測(cè)參數(shù)的故障診斷方法；另一方面，以飛行動(dòng)力學(xué)參數(shù)為切口，間接得到發(fā)動(dòng)機(jī)故障信息。將這兩種方法同時(shí)使用，相互融合以提高發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)效率和故障定位的準(zhǔn)確性[6]。

2.5 任務(wù)重構(gòu)和控制容錯(cuò)

2.5.1 任務(wù)重構(gòu)

隨著迭代制導(dǎo)技術(shù)的成熟、基于總線架構(gòu)的箭上硬件水平提升，開(kāi)展故障下任務(wù)重構(gòu)設(shè)計(jì)已成為可能。

以末端進(jìn)入最高圓軌道為例，所解決的數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題如式（1）所示，解決約束下末端速度最小的優(yōu)化目標(biāo)。

式中e為偏心率矢量；r為位置矢量；v為速度矢量。下標(biāo)ref為參考理論彈道；下標(biāo)f為對(duì)應(yīng)彈道終點(diǎn)。

任務(wù)在線重構(gòu)按復(fù)雜程度可以分為3個(gè)層次：

a）基于支持彈道庫(kù)的在線任務(wù)切換，在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)故障程度分級(jí)，提前裝訂多套飛行諸元，在飛行過(guò)程中根據(jù)故障診斷的結(jié)果切換至對(duì)應(yīng)的飛行諸元[7]。這種途徑的實(shí)施相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)硬件的計(jì)算性能要求較低。

b）在線軌跡規(guī)劃如圖2所示，其核心技術(shù)在于構(gòu)建多約束快速規(guī)劃動(dòng)力學(xué)優(yōu)化模型，采用非線性優(yōu)化算法，針對(duì)故障狀態(tài)在線生成能量消耗最低的全新軌跡。

圖2 飛行軌跡在線規(guī)劃示意Fig.2 General View of Trajectory Replanning

在線軌跡規(guī)劃的適應(yīng)性更好，能夠充分發(fā)揮火箭的剩余能力，但實(shí)施更加復(fù)雜，需要結(jié)合軟硬件環(huán)境，開(kāi)發(fā)與火箭動(dòng)力學(xué)模型緊耦合的求解器，解決傳統(tǒng)數(shù)值軌跡優(yōu)化方法初值敏感的問(wèn)題，化解算法復(fù)雜度和求解效率的矛盾，牽引自主可控的箭上高性能、智能化的處理器技術(shù)發(fā)展，突破在線高性能求解技術(shù)以滿足高效運(yùn)算需求。

c）考慮故障風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的飛行任務(wù)重構(gòu)，需要站在任務(wù)總體角度，在故障風(fēng)險(xiǎn)性、當(dāng)前任務(wù)可達(dá)性之間進(jìn)行決策。針對(duì)火箭飛行多級(jí)多段，考慮載荷、熱流、落區(qū)、測(cè)控等多項(xiàng)飛行約束，評(píng)估故障風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展任務(wù)重規(guī)劃，生成故障狀態(tài)下的可行方案，最終形成完備的箭上智能決策系統(tǒng)，保安全的同時(shí)發(fā)揮最優(yōu)能力。例如針對(duì)載人探月任務(wù)，提前制定故障后的任務(wù)降級(jí)預(yù)案，飛行中一旦發(fā)生故障，可以重構(gòu)進(jìn)入停泊軌道等待下一步救援等。

2.5.2 控制策略

針對(duì)下一代火箭，容錯(cuò)控制技術(shù)是提升故障適應(yīng)性的重要途徑，主要包括：a）主動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)，依靠故障診斷系統(tǒng)所提供的故障信息，采用控制律重構(gòu)或控制重分配等技術(shù)，保障系統(tǒng)在故障模式下正常工作。典型方法有控制諸元在線調(diào)整、偽逆法控制重分配[8]等方法。b）被動(dòng)容錯(cuò)控制技術(shù)，該技術(shù)無(wú)需事先得知故障模式和參數(shù)，主要依靠控制系統(tǒng)的魯棒性應(yīng)對(duì)非致命故障，主要包括自抗擾控制、自適應(yīng)控制、滑模控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。

為了充分驗(yàn)證任務(wù)重構(gòu)、容錯(cuò)控制技術(shù)，需要建立仿真模型庫(kù)、通過(guò)動(dòng)力與控制聯(lián)合仿真、半實(shí)物仿真等，實(shí)施運(yùn)載火箭多種偏差/故障模式的注入，實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)重構(gòu)算法功性能指標(biāo)的仿真分析與比較論證，量化評(píng)估系統(tǒng)重構(gòu)算法的適用范圍和控制精度，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)處理算法的迭代優(yōu)化驗(yàn)證，得出適合工程應(yīng)用的系統(tǒng)重構(gòu)算法，有效降低運(yùn)載火箭智能故障診斷及系統(tǒng)重構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

2.6 全鏈路的飛行智能化驗(yàn)證技術(shù)

飛行智能化方案可以通過(guò)3種層次的試驗(yàn)，分步驟實(shí)現(xiàn)全鏈路的驗(yàn)證，既適于新研型號(hào)，又適于針對(duì)現(xiàn)役型號(hào)進(jìn)行智能化升級(jí)。

a）數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)。導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制（Guidance Navigation and Control，GNC）專業(yè)和動(dòng)力專業(yè)基于飛行動(dòng)力學(xué)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)增壓輸送系統(tǒng)模型和制導(dǎo)控制算法，故障信息通過(guò)程序注入并進(jìn)行超實(shí)時(shí)仿真，驗(yàn)證診斷和處置的算法的合理性。

b）半實(shí)物仿真。為了飛行智能化總體設(shè)計(jì)、GNC算法、智能飛行算法、主要單機(jī)硬件接口、工作流程、算法和系統(tǒng)間的匹配性正確性可靠性進(jìn)行考核，為系統(tǒng)的方案驗(yàn)證、軟硬件產(chǎn)品考核、關(guān)鍵功能要求和性能指標(biāo)評(píng)估等工作提供仿真技術(shù)支持和參考依據(jù)。

c）搭載飛行試驗(yàn)。通過(guò)將飛行智能化模塊與真實(shí)箭上系統(tǒng)相連，考核系統(tǒng)硬件在真實(shí)飛行剖面、環(huán)境下的匹配性，考核軟件在飛行中的運(yùn)行功能和性能。

3 結(jié) 論

智能化飛行是未來(lái)火箭提升可靠性安全性的重要手段，本文在回顧長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭針對(duì)故障的設(shè)計(jì)理念發(fā)展基礎(chǔ)上，提出智能化飛行的總體實(shí)現(xiàn)路線和主要技術(shù)環(huán)節(jié)，主要包括設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和總體布局、系統(tǒng)參數(shù)采集范圍、任務(wù)重構(gòu)和容錯(cuò)控制，以及全鏈路驗(yàn)證技術(shù)。未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，飛行智能化需要在以下方面推進(jìn)工作：

a）推進(jìn)單機(jī)/系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品故障適應(yīng)性設(shè)計(jì)前移，貨架產(chǎn)品化單機(jī)具備容錯(cuò)能力，伺服等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障適應(yīng)性更強(qiáng)；

b）提高算法智慧程度，升級(jí)箭上資源和計(jì)算能力，基于大數(shù)據(jù)人工智能方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)重規(guī)劃技術(shù)在線應(yīng)用；

c）推動(dòng)研制模式轉(zhuǎn)變，基于MBSE的數(shù)字化技術(shù)貫穿研發(fā)制造發(fā)射全壽命周期，全箭數(shù)字模型驅(qū)動(dòng)地面孿生系統(tǒng)， 對(duì)全生命周期數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和不斷積累，提高診斷和處置的速度和精度。