近年来,世界各国都在大力发展新一代大型运载火箭。新型火箭普遍采用捆绑形式,导致发动机数量增加,发动机发生推力下降故障的概率也增加,使火箭的可靠性和安全性问题更加突出,但是也为提高控制系统可靠性和安全性带来机遇。本文以我国某新型运载火箭为研究对象,开展发动机推力下降故障下运载火箭飞行动力学建模、故障仿真分析、轨迹在线生成和姿控系统容错重构技术研究。主要内容如下:分别建立了发动机推力下降故障下运载火箭六自由度非线性时变全量刚体动力学模型、面向轨迹在线生成的运载火箭动力学模型、面向姿控系统设计的运载火箭小偏差增量动力学模型。这些模型均考虑了推力下降故障导致的运载火箭质心偏移、不平衡推力力矩和控制力减弱等对运载火箭的影响。分析了发动机推力下降故障对运载火箭飞行轨迹和姿态的影响。基于Matlab/Simulink软件,采用分层模块化建模思想,搭建了推力下降故障下运载火箭六自由度非线性时变全量刚体动力学仿真模型。基于该模型分析了单台发动机推力突然下降对火箭助推段飞行轨迹和姿态的影响。基于Gauss伪谱法开展了推力下降故障下运载火箭助推段飞行轨迹在线生成技术研究。针对推力下降故障下运载火箭动力不足、控制力减弱,导致火箭无法按原定轨迹飞行的问题,根据运载火箭故障点飞行状态及助推段飞行终端约束,将轨迹重构问题转化为最优控制问题,并利用Gauss伪谱法求解该最优控制问题,仿真结果验证了方法的有效性。提出了一种基于伪逆法和不动点法的推力下降故障下运载火箭姿控系统重构控制方法。对发动机摆角进行重新分配,使得推力下降后的发动机在新的摆角分配方式下能够提供期望的控制力矩,仿真结果表明基于该方法能够有效抑制推力下降故障对火箭飞行姿态的影响。