[发明专利]运载火箭尺寸参数估算方法

说明书

本发明公开了一种运载火箭尺寸参数估算方法，属于航空航天技术领域，解决现有尺寸参数选择中，计算量大，不准确的技术问题；尺寸参数估算方法，包括如下步骤：进行任务指标分析，选择总体方案，确定各系统参数；确定设计变量、优化目标、约束条件，由尺寸参数模型建立对应的数学模型，所述尺寸模型包括顺次计算的零部件尺寸计算模块、发动机尺寸计算模块和总体尺寸计算模块；对运载火箭进行尺寸参数化建模，编写一体化计算程序，给定输入输出文件；选择优化算法输入优化器中，对尺寸参数化模型进行选择，得到基准设计方案。本发明减少了运载火箭在总体方案阶段的迭代设计次数，方法流程简单，计算量小，具有高效性。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种运载火箭尺寸参数估算方法。

背景技术

航空航天领域的发展程度是衡量一个国家空间探索能力和判定综合国力是否强大的重要标准之一；目前国内外开展的运载火箭多学科设计优化计算量大、时间长、系统复杂，因此在开展尺寸参数选择之前需要给出一个基准设计方案，而航天系统的产品无法给出大规模数据的参考以获知运载器的尺寸参数选择，研究人员只能通过同类别其他型号运载火箭进行对比，因而无法较为准确、尽可能缩小尺寸参数选择的输入变量范围。

因此，如何提供运载火箭尺寸参数估算方法，既能够减少了运载火箭在总体方案阶段的迭代设计次数，又能够使尺寸参数估算方法流程简单，计算量小，已成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运载火箭尺寸参数估算方法，以解决现有参数选择中，计算量大，不准确的技术问题。

本发明提供一种运载火箭尺寸参数估算方法，包括如下步骤：

进行任务指标分析，选择总体方案，确定各系统参数；

确定设计变量、优化目标、约束条件，由尺寸参数模型建立对应的数学模型，所述尺寸模型包括顺次计算的零部件尺寸计算模块、发动机尺寸计算模块和总体尺寸计算模块；

对运载火箭进行尺寸参数化建模，编写一体化计算程序，给定输入输出文件；

选择优化算法输入优化器中，对尺寸参数化模型进行选择，得到基准设计方案。

进一步地，所述任务指标包括推进剂组合、运载火箭各级直径、有效载荷质量和有效载荷释放速度。

进一步地，所述总体方案包括运载器布局方式、固液火箭发动机内部布局方式和固液火箭发动机内高压气瓶、推进剂贮箱、推力室个数及分布方式；

所述运载器布局方式包括串联式和并联式；所述固液火箭发动机内部布局方式包括串联式与并联式。

进一步地，所述系统参数均为无因次系数，所述系统参数包括氧燃比、氧化剂相关结构质量系数、氧化剂消极质量分数、燃料相关结构质量分数、燃料消极质量系数、尾段和级间段结构质量系数。

更进一步地，所述设计变量是指各级速度增量，所述优化目标是指起飞质量，所述约束条件是指有效载荷释放高度、长细比和总速度增量。

更进一步地，所述尺寸参数化建模是指将数学模型用计算机语言进行编写，所述一体化计算程序采用所述计算机语言的应用程序文件，且输入输出使用对应的输入输出文件或，输入输出设计界面。

具体地，所述运载火箭包括整流罩、有效载荷、载荷支持释放系统、飞控电气系统和动力系统；

所述整流罩为壳体，且内设有所述有效载荷，所述有效载荷通过所述载荷支持释放系统与所述动力系统可拆卸连接，所述载荷支持释放系统与所述飞控电气系统连接；所述整流罩与所述飞控电气系统可拆卸相连；

所述动力系统包括顺次可拆卸连接的多级火箭发动机，所述飞控电气系统能够用于所述子火箭的滚动控制。