[发明专利]一种载人登月质量规模估算的方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种载人登月质量规模估算的方法与系统，该方法与系统利用模块化的思想构造载人登月飞行方案，并能够快速地计算出所构造飞行方案的质量规模，属于航天技术领域。

背景技术

二十一世纪上半叶，深空探测技术成为航天技术向高阶段发展的关键技术，在此背景下，世界各国相继发布了自己的深空探测计划，从这些计划中可以看出，月球探测是十分重要的一步，而载人登月很可能成为各国抢占深空探测的战略制高点。

制定载人登月飞行方案是载人登月工程的基础，不同的登月方案对应不同的质量规模。采用传统方法估算载人登月质量规模时，需要先由各个分系统专业估算出本系统的质量，再由总体部门综合论证得到总体的质量规模，这种方法工作量大，工作效率低，而且方法不具有通用性，即对新提出的飞行方案，所有工作都得从头开始。因此，建立一种计算效率高且具有通用性的质量规模估算方法十分有必要。

发明内容

1、目的

本发明的目的是提供一种载人登月质量规模估算的方法与系统，以克服传统方法工作量大、效率低、适用对象单一等缺点。

2、技术方案

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。

(1)一种载人登月质量规模估算的方法，它包括以下几个步骤：

步骤一：建立质量规模参考数据库

所述质量规模参考数据库由载人飞船和登月飞船各部件的质量、功能、功耗等参数组成，各参数之间是并列关系。该数据库将为质量规模估算打下基础。

步骤二：飞行器与飞行过程模块化

所述飞行器与飞行过程模块化包含飞行器模块化和飞行过程模块化两部分，二者属于并列关系。

所述飞行器模块化是指将载人飞船的推进舱、轨道舱、返回舱以及登月舱、火箭末级、推进飞行器第一、二、三级看作独立的模块，建立各个模块的干重估算数学模型。各个模块是并列关系，部分模块之间存在参数耦合。

所述飞行过程模块化是指将飞行过程划分为一系列飞行阶段，不同的飞行方案包含的飞行阶段不同。飞行阶段模块化还要明确各个阶段的速度增量需求。

步骤三：飞行方案构造

所述飞行方案构造包括飞行器选取和飞行阶段选取两部分，二者在构造飞行方案时按顺序执行，即先选择飞行器，再选择飞行阶段。

所述飞行器选取即选择经步骤二模块化后的飞行器，可以全选，也可以部分选择，具体选择应由该方法的使用者决定。选择某一飞行器模块后，这一模块对应的干重估算模型也就唯一确定。

所述飞行阶段选取即选择每个飞行器对应的飞行阶段，每个飞行器可以只对应一个飞行阶段，也可对应多个飞行阶段。

步骤四：质量规模求解

利用逆推法和数学迭代对质量规模进行估算。

所述逆推法是指利用后一阶段的飞行器质量和速度增量需求，推出前一阶段飞行器的质量。逆推法从飞行的最后一个阶段开始，直到推出飞行器的发射质量为止。逆推过程建立在齐奥尔科夫斯基公式和质量规模参考数据库的基础上。

所述数学迭代是指飞行器各分系统及飞行各阶段之间存在耦合变量，这些耦合变量无法直接求解，需要通过数学迭代的方法实现。

(2)一种载人登月质量规模估算的系统，它包括信息参考模块、飞行方案构造模块和质量规模求解模块三部分。其之间的关系是：三个模块在进行质量规模估算时按顺序执行，即先构造信息参考模块，再执行飞行方案构造模块，最后执行质量规模求解模块。

所述信息参考模块由质量规模参考数据库子模块、飞行器子模块和飞行阶段子模块三部分组成，各子模块之间是并列关系。该质量规模参考数据库子模块是飞行器各零部件信息的存储空间，采用层次结构，它用于存储载人飞船和登月飞船各部件的质量、功能、功耗等参数，为质量规模估算打下基础；该飞行器子模块是飞行器信息的存储空间，它用于存储各飞行器的名称和对应的干重估算数学模型，包括的飞行器有推进舱、轨道舱、返回舱、登月舱、火箭末级、推进飞行器第一、二、三级等；该飞行阶段子模块是飞行阶段信息的存储空间，它用于存储各飞行阶段的名称和对应的速度增量信息。