[发明专利]一种火箭助推无人机发射过程多场耦合仿真分析方法

说明书

本发明提出的是一种火箭助推无人机发射过程多场耦合仿真分析方法，该方法包括以下步骤：（一）将火箭助推无人机发射过程分为无人机在架固定、无人机沿架滑行、无人机与发射架完全分离至助推器工作结束、助推器工作结束至助推器完全脱离、无人机继续飞行共五个阶段；（二）建立无人机六自由度动力学方程组，在此基础上，在ADAMS软件中建立无人机发射系统多刚体动力学模型；（三）基于气动吹风数据，建立可实时计算不同飞行姿态下气动力的气动力计算模型和气动力矩的气动力矩计算模型；（四）建立无人机发射过程的飞控系统模型；（五）搭建无人机发射段多场耦合联合仿真数据交互平台。

技术领域

本发明涉及一种火箭助推无人机发射过程多场耦合仿真分析方法，属于火箭助推无人机发射仿真分析领域。

背景技术

无人机使用火箭助推发射方式,具有便捷、快速、对发射场地要求低、适合于野战环境等优点，得到了广泛应用；但采用火箭助推发射方式的无人机，发射安全性受到的影响因素较多，包括：发射架干扰、助推器吊挂偏差、助推器推力温度特性干扰、助推器安装与分离前后对组合体质心的影响、涡喷发动机推力对飞机姿态的影响、闭锁力释放前后的干扰等。

为提高火箭助推无人机的发射安全性，通常在无人机的发射阶段，飞控系统即介入，对飞机的发射端姿态进行主动控制；可见，火箭助推无人机的发射过程涉及到了系统结构设计-气动特性-飞控设计等多个方面，属于典型的多物理场耦合问题；目前常用的发射段单一类型仿真方法(数学模型仿真方法、动力学仿真方法)，无法实现对火箭助推无人机发射过程的高精度仿真模拟。

发明内容

本发明提供的是一种火箭助推无人机发射过程多场耦合仿真分析方法，其目的旨在用于实现无人机火箭助推器发射过程的高精度仿真分析，为无人机发射安全性评估以及发射系统的优化设计提供支撑。

本发明的技术解决方案：一种火箭助推无人机发射过程多场耦合仿真分析方法，该方法包括以下步骤：

(一)将火箭助推无人机发射过程分为无人机在架固定、无人机沿架滑行、无人机与发射架完全分离至助推器工作结束、助推器工作结束至助推器完全脱离、无人机继续飞行共五个阶段；

(二)建立无人机六自由度动力学方程组，在此基础上，在ADAMS软件中建立无人机发射系统多刚体动力学模型；

(三)基于气动吹风数据，建立可实时计算不同飞行姿态下气动力的气动力计算模型和气动力矩的气动力矩计算模型；

(四)建立无人机发射过程的飞控系统模型；

(五)搭建无人机发射段多场耦合联合仿真数据交互平台。

本发明的有益效果是：

(1)实现了发射过程的结构-气动-飞控相耦合的多场耦合仿真，显著提高了发射仿真精度；提升了该类型无人机发射过程的建模精度，能够为发射安全性的提升提供支撑；

(2)多场耦合仿真分析方法计算效率较高，有助于实施对发射系统安全性的快速评估；

(3)多场耦合仿真模型各子模型之间相对独立，对其中某子模型进行修改时，不会对其它子模型产生影响；

(4)多场耦合仿真模型中的动力学子模型，能够较好的处理发射系统中的接触非线性约束关系；

(5)运用多场耦合仿真分析方法，能够在无人机设计阶段，对整体设计方案进行预测评估，评估结果以曲线、动画的形式实时给出，有助于设计者更加直观的对设计方案进行评价；

(6)能够替代部分试验，显著缩短研制周期，降低研制成本。

附图说明

附图1为本发明方法流程示意图。

附图2为发射系统三维模型示意图(包含闭锁销结构、无人机传力锥座结构)。