[发明专利]一种固体运载火箭低轨有效载荷快速计算方法

说明书

一种固体运载火箭低轨有效载荷快速计算方法，本发明涉及一种根据固体运载火箭初始起飞质量快速优化有效载荷能力的方法。首先根据固体运载火箭初始起飞质量、火箭级数、各级发动机质量比和各级尾段质量、级间段质量，计算出各级发动机质量，再根据上面级质量和初始有效载荷质量计算出固体运载火箭各级的起飞质量、停火点质量和各级飞行结束时的速度增量，再以是否达到入轨速度为条件，调节有效载荷质量，计算出满足入轨速度的最大有效载荷质量。本发明可省去复杂的气动分析、弹道计算，快速简洁的计算出固体火箭的有效载荷能力，显著提升系统工程师快速迭代火箭总体方案的能力，可用于四级固体运载火箭的低轨有效载荷能力快速计算。

技术领域

本发明涉及一种固体运载火箭低轨有效载荷快速计算方法，可用于四级固体运载火箭运载能力的快速优化计算。

背景技术

固体运载火箭是运输人造卫星等有效载荷进入空间轨道的航天运输工具。固体运载火箭具有结构简单、发射快捷、保障要求低等优点，适用于快速发射各类微小卫星，具有广阔的市场应用场景。

在研制固体运载火箭的过程中，需要确定火箭的低轨运载能力，即确定火箭能将多少质量的卫星运送进入低轨道。在传统设计过程中，确定固体运载火箭的低轨运载能力，需要总体专业、弹道专业、气动专业等多个专业进行多轮次小回路迭代计算，耗时较长，难以实现固体火箭总体参数的快速迭代，导致工作效率较低。因此，对于固体运载火箭的总体设计师，需要在不依赖弹道专业、气动专业等专业岗位支持下，省去复杂的弹道计算和气动计算，用简洁有效的方法快速计算出固体运载火箭的运载能力，支持固体火箭方案的快速迭代，显著提升固体火箭方案论证的效率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种无需复杂弹道计算、气动计算过程的固体运载火箭低轨有效载荷快速计算方法；

本发明的技术解决方案为：一种固体运载火箭低轨有效载荷快速计算方法，其特征在于无需进行复杂的弹道计算和气动计算，首先根据固体运载火箭初始起飞质量、火箭级数、各级发动机质量比、各级尾段质量和各级间段质量计算出各级发动机质量和火箭各子级质量，然后根据上面级质量、初始有效载荷质量及整流罩质量计算出固体运载火箭各级的起飞质量、停火点质量，再计算出火箭各级飞行段的速度增量和火箭总的速度增量，再以总的速度增量等于7.8km/s的入轨速度为条件，通过调节有效载荷质量，计算出满足入轨速度的最大有效载荷质量，具体步骤如下：

（1）根据固体运载火箭的初始起飞质量、火箭级数、各级发动机质量比、各级尾段质量和各级间段质量，计算出各级发动机的质量；

m_fd1= 0.6*m₀/r₁；

m_fd2= 0.6*（m₀- m_fd1-m_1wd-m_12jjd）/r₂；

m_fd3= 0.6*（m₀ - m_fd1- m_fd2 - m_1wd - m_12jjd - m_2wd - m_23jjd）/r₃；

m_fd4= 0.5*（m₀- m_fd1- m_fd2 - m_fd3- m_1wd - m_12jjd - m_2wd - m_23jjd- m_3wd- m_34jjd）/r₄；