[发明专利]航天器密封舱在轨泄压过程的仿真分析方法

说明书

本发明涉及航天器密封舱在轨泄压过程的仿真分析方法，包括：S1.通过传感器获取密封舱的温度T_n和压力P_n，并由温度T_n和压力P_n获取气体的密度ρ_n；S2.由压力P_n和密度ρ_n获取气体排放的质量流率m_n；S3.选取时间步长d_t，由质量流率m_n计算节点时刻t_n+1时，密封舱中气体的节点密度ρ_n+1；S4.由节点密度ρ_n+1获取气体的节点压力P_n+1和节点温度T_n+1，由节点压力P_n+1和节点密度ρ_n+1获取气体排放的节点质量流率m_n+1；S5.以步骤S3‑S4重复开展迭代计算，获取密封舱泄压过程气体压力、温度和密度随时间变化的曲线。通过建立一套与航天器密封舱相同的在轨泄压系统的简化物理模型，能够用于对航天器密封舱在轨泄压过程中其内部气体物理参数随时间变化关系进行分析，结果准确。

技术领域

本发明涉及一种仿真分析方法，尤其涉及一种航天器密封舱在轨泄压过程的仿真分析方法。

背景技术

在载人航天任务中，为了保证航天员在太空环境下生存，要求载人航天器中设计密闭空间并充填与地面大气成分和压力相同的气体。在某些特殊的时刻，需要将载人航天器密闭空间中的气体通过专门的排气泄压组件排放至真空中，称为舱体泄压。当航天员需要执行出舱任务时，需先进行轨道舱泄压工作，待舱内压力下降至一定数值下才能打开舱门执行任务；在载人飞船完成空间任务返回地面前，需要先进行轨道舱泄压，将轨道舱压力降至一定数值以下，为轨道舱返回舱的分离做准备；当载人飞船和目标飞行器所形成的组合体分离前，需要对组合体对接通道进行泄压，为两飞行器的分离做准备。因此，通常需要准确的预测密封舱内压力降至阈值压力的时间，从而控制在轨任务的进程。另一方面，在航天器在轨泄压过程中，因气体反推力和羽流冲击效应会为舱体带来额外干扰力，影响航天器姿态。准确预测舱体泄压过程所产生的干扰力及干扰力矩的大小对于航天器姿态控制方案设计有着重要意义，而准确获知舱体内部的压力、温度、密度参数变化过程也是准确预测干扰力变化情况的前提。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器密封舱在轨泄压过程的仿真分析方法，能够准确仿真出密封舱泄压过程密封舱中压力、温度、密度参数变化过程。

为实现上述发明目的，本发明提供一种航天器密封舱在轨泄压过程的仿真分析方法，包括：

S1.通过传感器获取密封舱的温度T_n和压力P_n，并根据所述温度T_n和所述压力P_n获取密封舱中气体的密度ρ_n，其中，n≥0；

S2.根据所述压力P_n和所述密度ρ_n获取所述密封舱内气体排放的质量流率m_n；

S3.选取时间步长d_t，根据质量流率m_n计算节点时刻t_n+1时，密封舱中气体的节点密度ρ_n+1，其中t_n+1＝t_n+d_t；

S4.根据所述节点密度ρ_n+1获取所述密封舱中气体的节点压力P_n+1和节点温度T_n+1，根据所述节点压力P_n+1和所述节点密度ρ_n+1获取密封舱内气体排放的节点质量流率m_n+1；

S5.以步骤S3-S4重复开展迭代计算，获取所述密封舱泄压过程气体压力、温度和密度随时间变化的曲线。