本書為載人航天出版叢書，並得到航天科技圖書出版基金的資助。本書遵循繫統工程理念，面向運載火箭工程研制，從頂層需求和繫統特點入手，涵蓋了動力冗餘技術的主要技術方向和重點工作項目，是對該項技術近期新研究成果的一次全面總結。

●第1章緒論1
1.1概述1
1.1.1液體運載火箭技術發展史簡介1
1.1.2液體運載火箭的主要特點2
1.1.3液體運載火箭動力繫統的組成3
1.1.4液體運載火箭發動機的作用及特點4
1.1.5提升動力繫統可靠性的方法5
1.1.6動力冗餘技術6
1.2動力冗餘技術國外發展情況6
1.2.1N1運載火箭7
1.2.2土星繫列運載火箭8
1.2.3航天飛機10
1.2.4獵鷹火箭10
1.2.5小結12
1.3動力冗餘技術實現過程13
1.3.1設計環節14
1.3.2驗證環節15
1.3.3飛行應用環節15
1.4主要關鍵技術簡介16
1.4.1總體設計技術16
1.4.2故障診斷技術16
1.4.3推力調節技術17
1.4.4推進劑交叉輸送技術18
1.4.5控制重構技術18
1.4.6結構安全性設計技術19
1.4.7試驗技術19
參考文獻20
第2章總體設計技術21
2.1設計準則21
2.1.1滿足動力冗餘特殊需求21
2.1.2保證故障狀態安全隔離22
2.1.3選擇狀態合理平衡22
2.1.4正常故障狀態合理包絡22
2.2可靠性指標優化23
2.2.1傳統可靠性計算方法23
2.2.2考慮冗餘失效的可靠性計算方法25
2.2.3小結30
2.3冗餘途徑優化30
2.3.1“額定推力富餘”方式31
2.3.2“發動機推力調節”方式37
2.3.3方式比較38
2.4火箭構型優化38
2.4.1芯級並聯構型交叉輸送效果的影響38
2.4.2級數對交叉輸送效果的影響42
2.4.3小結42
2.5發動機容錯布局優化43
2.5.1發動機故障情況下的控制模型43
2.5.2故障重構能力分析45
2.5.3小結49
2.6POGO抑制途徑優化50
2.6.1動力冗餘液體火箭POGO抑制特點50
2.6.2適應動力冗餘的POGO穩定性模型研究52
2.6.3POGO主動抑制方法研究56
2.6.4小結65
參考文獻67
第3章故障診斷技術69
3.1概述69
3.1.1故障診斷技術簡介69
3.1.2故障診斷方法70
3.1.3小結75
3.2發動機故障診斷技術發展歷史及應用現狀76
3.2.1發展歷程76
3.2.2紅線參數法79
3.2.3異常和故障檢測繫統80
3.2.4試車後故障診斷繫統80
3.2.5智能控制繫統82
3.2.6健康監控繫統82
3.2.7健康管理繫統84
3.2.8優選健康管理繫統85
3.3動力繫統故障診斷技術路線規劃86
3.3.1故障診斷對像86
3.3.2總體設計原則86
3.3.3研制流程88
3.3.4繫統間邏輯職能及交互參數要求89
3.3.5故障模式分析95
3.3.6故障處理策略98
3.4某型發動機典型故障建模仿真101
3.4.1某型發動機原理101
3.4.2仿真模型建立101
3.4.3典型故障工況仿真106
3.5發動機故障診斷算法研究130
3.5.1發動機起動故障診斷131
3.5.2發動機穩態工況故障診斷132
3.6發動機故障診斷繫統硬件設備137
3.6.1地面故障診斷設備137
3.6.2飛行故障診斷設備138
3.6.3故障診斷繫統半實物仿真平臺139
參考文獻141
第4章推力調節技術143
4.1發展歷史及應用現狀143
4.2推力調節需求優化145
4.2.1推力調節需求145
4.2.2研究模型146
4.2.3推力調節技術應用場景148
4.2.4小結156
4.3推力調節主要方式156
4.3.1連續式推力調節157
4.3.2階躍式推力調節158
4.3.3典型發動機推力調節方案159
4.3.4小結170
4.4推力調節設計案例170
4.4.1調節方案171
4.4.2繫統仿真175
4.4.3控制繫統189
4.4.4小結197
參考文獻198
第5章推進劑交叉輸送技術200
5.1發展歷史及應用現狀200
5.1.1交叉輸送結構形式204
5.1.2交叉輸送驅動控制方式211
5.2基於壓力差控制方案的繫統特性215
5.2.1額定狀態繫統參數設計215
5.2.2偏差工況繫統調節特性229
5.2.3故障工況繫統調節特性234
5.2.4小結238
5.3基於調節閥控制方案的繫統特性239
5.3.1額定狀態繫統參數設計239
5.3.2偏差工況繫統調節特性243
5.3.3故障工況繫統調節特性248
5.3.4小結251
5.4交叉輸送繫統動力冗餘控制策略251
5.4.1基於壓力差的控制策略252
5.4.2基於調節閥的控制策略253
5.5交叉輸送技術實現257
5.5.1交叉輸送隔離閥257
5.5.2交叉管路可靠連接與分離260
5.5.3交叉增壓技術265
參考文獻272
第6章控制重構技術275
6.1發展歷史及應用現狀275
6.1.1任務重構與彈道規劃技術發展現狀275
6.1.2容錯控制技術發展現狀281
6.2任務重構與彈道規劃技術286
6.2.1任務重構技術286
6.2.2彈道規劃技術287
6.3容錯控制技術299
6.3.1發動機故障對姿態動力學的影響300
6.3.2主動容錯控制技術305
6.3.3被動容錯控制技術316
參考文獻327
第7章結構安全性設計技術332
7.1非爆炸故障結構適應性設計技術332
7.1.1設計方法332
7.1.2典型案例332
7.2爆炸衝擊理論及仿真研究340
7.2.1爆炸衝擊理論研究340
7.2.2爆炸衝擊仿真研究343
7.3爆炸故障結構完整性設計技術348
7.3.1研究現狀348
7.3.2防護結構設計典型案例351
參考文獻358
第8章試驗技術364
8.1仿真試驗364
8.1.1概述364
8.1.2數學仿真367
8.1.3半實物仿真376
8.2實物試驗383
8.2.1液體運載火箭發動機試驗383
8.2.2交叉增壓輸送試驗387
8.2.3POGO抑制試驗392
8.2.4動力繫統試車396
8.2.5飛行搭載試驗400
參考文獻406
附錄408
附錄A國內外火箭飛行故障情況統計（不接近統計）408
附錄B國內外動力繫統試車情況（不接近統計）438

本書圍繞液體運載火箭動力冗餘技術的工程設計進行詳細論述，重點包括面向動力冗餘的總體設計技術、故障診斷技術、發動機推力調節技術、推進劑交叉輸送技術、控制重構技術等多項關鍵技術的研究成果。本書共8章。第1章緒論，主要包括概述、國外發展情況、動力冗餘主要途徑、主要關鍵技術；第2章總體設計技術，主要包括設計準則、協同關繫、研制流程、設計方法、可靠性分析和驗證體繫；第3章故障診斷技術，主要包括概述、發展歷史及應用現狀、技術路線規劃、某型發動機典型故障建模仿真、故障診斷算法研究、故障診斷繫統硬件設備；第4章推力調節技術，主要包括發展歷史及應用現狀、推力調節需求及研究模型、推力調節技術應用、推力調節技術實現；第5章推進劑交叉輸送技術，主要包括發展歷史及應用現狀、基於壓力差控制方案的繫統特性、基於調節閥控制方案的繫統特性、交叉輸送繫統動力冗餘控制策略、交叉輸送技術實現；第6章控制重構技術，主要包括發展歷等