[发明专利]基于SIEMENS NX的运载火箭自顶向下建模方法及火箭建模结构

说明书

本发明公开了一种基于SIEMENS NX的运载火箭自顶向下建模方法及火箭建模结构，主要分四步，包括：建立运载火箭的全箭坐标系；根据所述全箭坐标系和火箭各子级的长度，建立火箭各子级的坐标系；根据各子级的坐标系及各子级中舱段的长度，建立各舱段的坐标系；在火箭各子级内各舱段的坐标系的约束下、生成各舱段模型及在对应位置生成各舱段内的零部件模型，以形成运载火箭的模型。同现有技术相比，该发明思路清晰，且与运载火箭研制的多次迭代的情况相适应，方便更改，在运载火箭设计阶段可进行大规模的工程应用，实用性强，同时提供工作效率。

技术领域

本发明涉及液体火箭结构设计技术领域，特别涉及一种基于SIEMENS NX 的运载火箭自顶向下建模方法及火箭建模结构。

背景技术

航天器是人类探索宇宙，了解外太空的有效手段，航天器通常包括人造卫星、载人飞船、空间站或行星际探测器等。作为将航天器顺利运送到太空的主要手段，运载火箭(rocket launcher)一般包括若干子级，其结构复杂，且各结构及参数之间存在较强的约束性。

在运载火箭的研制阶段，箭体结构参数，包括不同子级的飞行分离面、运输分离面、各不同舱段之间的工艺对接面等，均会存在多轮次的迭代。亟需开发一种与火箭研制特点相匹配的火箭建模方法，从而提高火箭建模效率，改善建模过程的适应性，缩短火箭研制进程。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SIEMENS NX的运载火箭自顶向下建模方法及火箭建模结构，该发明思路清晰，适用于运载火箭的研制阶段的自顶向下建模，且与运载火箭研制的多次迭代的情况相适应，方便更改，在运载火箭设计阶段可进行大规模的工程应用，实用性强，同时提供工作效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于SIEMENS NX的运载火箭自顶向下建模方法，建立运载火箭的全箭坐标系；根据所述全箭坐标系和火箭各子级的长度，建立火箭各子级的坐标系；根据各子级的坐标系及各子级中舱段的长度，建立各舱段的坐标系；在火箭各子级内各舱段的坐标系的约束下、生成各舱段模型及在对应位置生成各舱段内的零部件模型，以形成运载火箭的模型。

优选的，所述建立运载火箭的全箭坐标系包括：以所述运载火箭的箭体尾端面与箭体轴线交点为全箭坐标系的坐标原点，以箭体轴线指向箭体飞行方向为x轴正方向，以所述坐标原点指向第III象限线为y轴正方向，并根据右手直角坐标系确定z轴及其正方向，建立全箭坐标系O-xyz。

优选的，运载火箭的一子级坐标系与所述全箭坐标系重合，其余各子级坐标系以各分离面与箭体轴线的交点作为该子级坐标系的原点，且所述其余各子级坐标系的原点的X轴坐标为(L,0,0)，其中L为相应子级与上一子级之间分离面距所述全箭坐标系的坐标原点之间的距离。

优选的，按照子级、子级下的舱段及舱段下的各零件的约束关系建立层级关系，使所述层级关系中的各零部件关联相应的坐标系，以建立坐标系对相应零部件的约束关系。

优选的，在对应坐标系中形成各子级零部件的模型，以形成运载火箭的全箭模型。

优选的，采用SIEMENS NX软件进行运载火箭的建模，且建模过程包括：

新建全箭图号的文件“0XX0-0.prt”，点击确定后进入该零件，在部件导航器中形成一个基准坐标系；在所述基准坐标系的约束下，分别建立各子级的坐标系；进行全箭图号分配，其中各子级、舱段、零部件在“0XX0-0.prt”文件下按层级关系分布；在各子级坐标系的约束下，建立各子级下不同舱段的坐标系；在不同舱段坐标系的约束下，生成舱段模型及该舱段内的零部件模型，从而各零部件模型构成各个舱段模型，各个舱段模型拼接成各子级模型，且各子级模型拼接为全箭模型。