第2章 第三十節鎧甲之航空航天 7(第2/3 頁)

到大氣的強烈摩擦，產生極高的溫度。為了確保飛行器的安全，需要採取一系列措施，如設計特殊的熱防護系統等。在天地往返運輸系統中，再入大氣層著陸階段最為複雜，要設計再入軌跡使得有效載荷最大、消耗能量最小、落地速度不能過大以及飛行器表面溫度不超過允許的極限值等，以確保再入飛行器無損的降落在預定著陸區之內。

姿態控制是確保火箭在飛行過程中保持穩定方向和角度的關鍵技術。常用的姿態感測器包括慣性導航系統（s）、衛星導航系統（gnss）、鐳射陀螺儀等，它們能夠提供火箭姿態、角加速度、角速度等資訊，具有高精度、低漂移、抗干擾等特點。姿態執行器則根據姿態感測器反饋訊號，控制火箭姿態，常見的有噴氣控制系統（rcs）、反應輪、控制矩陀螺（g），具有快速響應、高精度、大控制力矩等優點。姿態控制演算法採用合適的控制演算法，實現火箭姿態穩定，常用的演算法包括 pid 控制、lqr 控制、滑模控制等，演算法效能受模型精度、引數調節、計算速度等因素影響。此外，姿態估計實時估計火箭姿態資訊，常用的方法包括卡爾曼濾波、粒子濾波、最佳化演算法，估計精度受感測器噪聲、模型誤差、演算法複雜度等因素影響。故障檢測與容錯也是姿態控制的重要環節，檢測姿態控制系統中的故障，常用的方法包括殘差分析、旁路診斷、冗餘備份，故障容錯能力取決於系統冗餘度、恢復速度、抗干擾能力。

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引擎控制確保引擎在發射過程中提供適當的推力和節奏。現代火箭的引擎控制技術不斷發展，在一級跨聲速段及最大動壓段實施節流控制，主動減小發動機推力，降低飛行過程中的氣動載荷。在一級關機後，按時序與飛行高度分別實施飛回點火和再入點火，並在著陸前進行減速點火，採用發動機大範圍推力調節，實現高精度著陸控制。同時，一級關機點彈道傾角大於一次性運載火箭近地軌道任務一級關機點的彈道傾角，透過彈道設計使一級飛行段軌跡較為陡峭，減小飛行航程，從而降低返回時所需的推進劑量，但這會使上升段彈道的重力損失加大，影響火箭的運載能力，需在垂直回收和飛行效能之間綜合平衡。

導航系統是火箭準確到達目標位置的關鍵。目前常用的導航方式有衛星導航和慣性導航等。天鬥等衛星導航系統在一個經度範圍內精度較好，但也存在被幹擾的風險。慣性導航精度有限（長時間精度），但好在難以被幹擾，可以隨時隨地工作。因此，關鍵技術裡面除了衛星導航、慣性器材製造等基礎研究外，還有一大部分基於資訊融合技術的組合導航研究。發展高效可靠的導航系統程式設計是確保任務成功的關鍵所在，包括從地面站接收和分析定位訊號，處理來自星際導航系統（如 gps）的資料，以及與火箭其他系統的資料融合，如慣性導航系統。所以你們是不用管如何操作兩位小隊員你們懂了吧。

燃料是火箭發動機燃燒時提供能量的物質。常用的火箭燃料包括液氫、煤油、液氧、固體推進劑等。目前漢大陸主流可重複使用火箭採取的核心方案都是垂直起飛、垂直降落，火箭使用的燃料主要集中在液氧煤油和液氧甲烷兩種組合。人類的第一種運載火箭就是使用液氧煤油組合，液氧煤油這個組合比較成熟，從近期的角度來看，這個組合取得更多的突破可能性比較大。但從更長遠的時間尺度來看，液氧甲烷是一個更好的更理想的組合。甲烷只有一個碳原子，燃燒以後產生積碳的可能性更低，從回收以後的維護角度來說，甲烷確實是一個更好的選擇。

推進劑供應系統設計需要確保推進劑的供給穩定、可靠、高效，以滿足火箭的燃料需求。例如，在火箭發射前，工作人員要嚴格按照程式進行燃料加註，對於不同型別的火箭發動機，推進劑供應系統的設