载人航天出版工程运载火箭控制系统最佳实践_宋征宇胡海峰刘继忠著_9787515917221

火箭研制充满挑战，航天发射风险常在，重复性故障时有发生。因此，需要不断总结经验教训，以避免发生付出生命代价的故障。
　　他山之石，可以攻玉。该书结合载人航天工程运载火箭控制任务需求，强调基础原理与工程实践相结合，创新性地采用“经验一基本原理一应用分析”的写作模式，就控制系统的系统设计、产品实现、验证与确认等方面的实践进行总结。该书期望在抽象概括的经验原理和详细具体的分析案例之间做好平衡，通过简洁而启发性的介绍，使读者真正汲取经验教训，进而减少或避免该类问题的再次发生。该书相关技术历经工程任务应用验证，内容具有较强的工程价值。
　　该书是国内第一部总结运载火箭控制系统实践的图书，适合从事运载火箭总体和控制系统研制的科研人员、工程技术人员阅读，也可作为高等院校相关专业研究生和本科生的参考教材。

　进入21世纪，航天技术得到了迅猛的发展，每年火箭的发射数量也大幅度地增加，但航天发射仍然是一件高风险的事件。造成这种高风险的原因，主要体现在以下几个方面。首先，航天技术的成熟度与其他行业相比，仍处在一个相对较低的水平。“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮中”，人类首先要解决在地球上的生存问题，然后才会逐步考虑进入太空，进入太空所涉及的技术比一般地面的工程技术面临的挑战更大，为此工程师研发了许多先进的技术。这些技术越先进，说明其得到广泛应用的场合越少，其技术的成熟度也相对较低，非常容易发生故障。其次，空间环境条件复杂、恶劣，不确定因素众多，这增加了航天飞行产品设计的难度。例如，上升段飞行中大量级的振动，白天与夜晚交替的极限高温与低温条件、严酷的辐射环境，以及未知的空间环境等，这些对设计人员均是挑战。再次，在地面试验中难以真实地模拟飞行中的工况。这一方面是由于空间环境不确定因素多，另一方面，即使在一定程度上了解这些因素，也因手段或设施的限制而难以开展验证。例如，火箭箭体结构的模态特性，在地面试验中就无法模拟双端自由状态下的条件。这些都影响了地面试验验证的有效性。
　　除了技术因素外，还有一些其他因素会对安全产生显著的影响。航天技术目前仅掌握在少数国家和机构手中，并没有像其他工业（例如汽车等）技术形成广泛的应用，从事这项工作的人员相对较少，这影响了航天技术的发展。此外，航天界似乎并没有真正地吸取过去的经验教训，重复性的问题还是时有发生。这些通过实践获取的知识，没有能够被系统性地进行总结。事实上，由于故障案例往往非常具体且零散，系统总结的难度也较大，而成功的经验也由于容易被忽视而导致“成功之后的失败”。
　　本书是作者结合数十年的工程经验，期望形成较为全面而实用、针对运载火箭控制系统的“最佳实践”。运载火箭的控制系统和发动机的故障，曾经是火箭飞行失败的主要原因。而随着控制技术的快速发展及控制设备整体水平的提高，以及在经验教训方面有效的总结和举一反三，控制系统的故障率呈显著下降的趋势；这不仅在国外，在国内也成为非常明显的趋势。控制系统还逐渐被要求能够在其他系统出现故障的情况下，尽可能适应或者弥补损失。因此，对控制系统最佳实践的总结，有利于火箭的其他分系统借鉴参考。
　　世界各国的航天界均非常重视最佳实践，各国所遵循的标准，可以理解为最佳实践的总结和提炼。中国航天界针对产品在系统级测试至飞行中暴露出来的故障而制定的“故障归零五条标准”，是对国际航天界的重大贡献，且已形成国际标准。“故障归零五条标准”中的举一反三，就是要求全体设计和管理队伍要针对某具体问题的原因查找是否也存在于自身负责的项目中。在美国，NASA以及空军均有经验教训（lessons learned）和最佳实践（best practice）的总结，有些总结是随着新案例的出现而持续增加的，也有一些是针对某个具体项目而进行的专项总结；美国的航天公司也有类似的管理方法。此外，欧洲空间局（ESA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）等也都有相应的质量检查活动。尽管如此，在大多数的总结中，或者问题十分具体，使得读者难以触类旁通；或者是高度提炼的描述，难以形成启发性的思考和共鸣。
　　本书共分为5章。在第1章的概述中，主要对世界范围内航天发射失效问题的分布和发展趋势进行了统计分析，并简要介绍了国外同行在最佳实践方面所开展的工作和部分成果。从近年来的各种故障案例看，火箭的整体可靠性在提升，控制系统的故障比例也逐渐下降；但低层次问题，例如极性错误等，仍时有发生。由于控制系统的重要性，这些低层次质量问题也可能造成任务彻底失败，因此值得关注。

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