[发明专利]一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法

权利要求书

1.一种基于轴向过载的两级飞行器分离时刻判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定轴向过载作为在线实时判别分离的基础变量；

步骤二：计算分离前后飞行器轴向过载数值；

步骤三：根据步骤二中所得，确定安全分离时轴向过载安全阈值；

步骤四：对实时过载信号进行均值滤波处理；

步骤五：确定安全分离时刻轴向过载和安全分离阈值之间的大小关系；

步骤六：记录步骤五中满足安全分离条件的时间点，作为主级启控时刻；

所述步骤一：分析助推级分离时刻的气动特性变化规律，分离前后飞行器质量、轴向力系数参数发生变化，分析结果一致表明分离前后飞行器轴向过载信号能够直接体现前后级安全分离，选择轴向过载作为安全分离判别依据，物理意义明确，且工程应用上更容易实现；

所述步骤二：选取飞行器典型助推级分离状态，分别计算出飞行器在助推级分离前、分离后所对应的轴向过载大小，确认其大小关系；

所述步骤三：安全阈值的设定，主要取决于步骤二中所计算出的两个理论数值，且该数值的取值必须在上述两个理论数值所确定的范围内；

所述步骤四：采取多次采样取均值的方法对信号进行快速处理，将处理后的轴向过载与安全阈值进行比较；

所述步骤五：根据步骤三中所设定的安全阈值，在线比较步骤四中的实时轴向过载与安全阈值的大小；当实时轴向过载小于安全阈值时，表明助推级与主级之间已安全分离；反之，则未分离完全；

获取飞行器两级分离时刻飞行状态，计算分离前后轴向过载理论值N_x1、N_x2；以分离前轴向过载N_x1计算为例，计算公式如下式(1)所示；

其中:q₁为分离时刻飞行器实时飞行动压；k₁是关于Ca₁，S₁，Mass₁相关的f函数，Ca₁，S₁，Mass₁分别为飞行器轴向力系数、横截面积、质量；

N_x2的计算方法与N_x1的计算方法相同；

根据式(1)计算出分离前、分离后的轴向过载理论数值，确定二者之间的大小关系，数学关系表达式如式(2)所示；

N_x2＜N_x1 (2)

根据式(2)划定分离安全阈值取值范围，对N_{x_safe}的取值进行约束，约束条件如式(3)所示；

N_x2＜N_{x_safe}＜N_x1 (3)

根据式(3)，在约束条件所规定的范围内，设定安全分离阈值N_{x_safe}

N_{x_safe}＝N_x2+(N_x1-N_x2)×a (4)

其中，比例系数a的取值范围在0～1以内；

飞行器在恶劣振动环境下，惯性测量装置输出的过载信号中包含了高频成分，导致过载输出值在其稳态值附近波动，容易引起分离时刻的误判，需对实时轴向过载进行在线多次采样并取均值，计算公式如下式(5)，获得处理之后的轴向过载

其中n数值取n＝10,15,20…

将N_x与所设定的安全阈值N_{x_safe}进行比较，当二者满足以下约束条件时，表明前后两级安全分离；

N_x＜N_{x_safe} (6)

并记录满足式(6)所对应的时间点t，作为分离后主级启控时刻。