11月30日22时25分，由中国航天科技集团有限公司八院抓总研制的我国首型4米级直径液体运载火箭长征十二号首飞成功，成为中国低轨运力最强的单芯级运载火箭。
单芯级火箭相对于助推火箭而言，级间分离次数少，具有可靠性高、制造成本低等先天优势。长征十二号火箭直径3.8米，全箭总长将近62米，是中国航天科技集团有限公司八院目前长细比最大的火箭，整流罩直径5.2米，而且没有尾翼。对于火箭控制系统而言，“大长细比”“大整流罩”“无尾翼”“无助推”，每一个特点都指向一个难题——晃。
精准识别控制信号
“火箭竖立在塔架上的时候像一支钢笔，点火起飞后，在发动机巨大的推力作用下，加上贮箱里燃料的晃动以及外界环境的影响，如果在慢镜头下，它其实会像一支刚离弦的箭一样，有轻微的弯曲和扭转，我们称之为低频振动。”中国航天科技集团贺从园解释，这样的晃动对于长征十二号来说会更加明显。
低频振动除了会给火箭箭体结构带来威胁，也会成为控制系统进行姿态控制的“噪音”。中国航天科技集团有限公司八院控制所研制团队通过“速率陀螺优选+校正网络优化”设计来抑制低频弹性，在常规速率陀螺选位的基础上，创新采用控制器参数自动寻优和速率陀螺因子动态分配技术，确定最佳的陀螺安装位置，提升系统稳定裕度，解决复杂刚晃弹约束下控制器参数设计难题，让控制系统能够轻松过滤掉“噪音”，准确识别姿态信息，精确实施姿态控制。
方寸间掌控澎湃动力
3米8的身体，5米2的脑袋，当长征十二号的极简构型遇到文昌热烈而又多变的风，让火箭的控制难度又提高了一个等级。
火箭飞行中穿越稠密大气的时候，吹向箭体的风会形成强大的气动干扰力，若不加以控制，轻则使火箭偏离飞行轨道，重则甚至导致箭体解体。
长征十二号一子级配置4台120吨级发动机，太阳同步轨道运载能力可达6吨，强劲动力带来的干扰和不确定性也大大增加。同时紧凑的发动机布局，让其摆角运动空间仅有4°，极大局限了控制能力，控制系统必须在借鉴成熟技术的基础上，充分应用新型控制技术来最大限度发挥潜能。
为解决小摆角下的大风区可控性问题，长征十二号首次应用“干扰补偿+主动减载+AAC自适应控制”的主被动减载控制方案，同时对发动机机架变形进行补偿，挖掘摆角余量，让火箭能够于方寸间掌控澎湃动力，御风而行。其中干扰补偿和主动减载互相配合，同步实施，前者将测量传感器获得的信息经过计算预估出气动干扰力矩，并提前进行补偿控制，不打无准备之仗；后者则根据实际状态，实时动态调整风攻角来降低气动干扰。
AAC自适应控制则是应对极端情况的有力保险。如果风力干扰让姿态偏差超过设定极限，AAC将自动触发，放大控制系统的控制能力，让控制系统“遇强则强”，提高系统对风干扰偏差的适应性，同时也能一定程度上提高系统对弹性偏差的适应性。进一步通过故障检测与飞行控制重构技术，从算法层面为飞行可靠性加上“双保险”。
通讯员陈葆娟新民晚报记者叶薇
