[发明专利]一种适用于多舱段复杂航天器的质量特性设计及验证方法

权利要求书

1.一种适用于多舱段复杂航天器的质量特性设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，对探测任务进行分析，获取航天器质量特性设计输入；

第二步，根据第一步的输入，重复执行如下S21-S23，得到每个阶段航天器不含推进剂状态的各阶段质量特性要求，具体方法如下：

S21、根据贮箱大小和当前阶段剩余推进剂，获得单个贮箱推进剂的质量特性；

S22、根据贮箱位置并结合步骤S21的结果获得推进剂的总质量特性；

S23、利用步骤S22的结果结合当前阶段航天器的质量特性要求，获得不含推进剂的航天器质量特性要求；

第三步，分析每个阶段中航天器的舱段组合状态，选择典型组合状态，结合不含推进剂的航天器质量特性要求，得到航天器每个舱段的质量特性设计结果，并复核其他组合状态的质量特性满足性，如果满足，得到最终的航天器的质量特性要求；如果不满足，根据不满足状态修改部分舱段质量特性要求。

2.如权利要求1所述的一种适用于多舱段复杂航天器的质量特性设计方法，其特征在于，所述步骤S21的具体方法为：

设推进剂氧化剂密度为ρ_y，推进剂燃烧剂的密度为ρ_r,混合比为1.65，总质量为m，所有贮箱半径均为R；

①获得每个贮箱中的推进剂质量，其中每个燃烧剂贮箱中的燃烧剂质量为m_r，每个氧化剂贮箱中的氧化剂质量为m_y：

②通过如下方程组获得燃烧剂贮箱液面高度h_r；

③假设燃烧剂质心(x_r，y_r，z_r)、转动惯量(Ix_r，Iy_r，Iz_r)、惯性积(Ix_ry_r，Iy_rz_r，Iz_rx_r)，氧化剂质心(x_y，y_y，z_y)、转动惯量(Ix_y，Iy_y，Iz_y)、惯性积(Ix_yy_y，Iy_yz_y，Iz_yx_y)；获得单个贮箱中的推进剂相对贮箱自身机械坐标系的质心：

推进剂相对贮箱自身质心坐标系的转动惯量和惯性积：

3.如权利要求2所述的一种适用于多舱段复杂航天器的质量特性设计方法，其特征在于，所述步骤S22的具体方法为：

假设贮箱球心在航天器机械坐标系下，氧化剂贮箱1的坐标为(x，y，z)、氧化剂贮箱2的坐标为(x，-y，-z)、燃烧剂贮箱1的坐标为(x，-y，z)、燃烧剂贮箱2的坐标为(x，y，-z)，则推进剂总质量特性如下：

质心坐标为：

转动惯量(Ix_T，Iy_T，Iz_T)和惯性积(Ix_Ty_T，Iy_Tz_T，Iz_Tx_T)为：

4.如权利要求3所述的一种适用于多舱段复杂航天器的质量特性设计方法，其特征在于，所述步骤S23的具体方法为：

已知航天器质量为M，质心为(X，Y，Z)，转动惯量(IX，IY，IZ)、惯性积(IXY，IYZ，IXZ)，则不含推进剂的航天器质量特性为：

质量为M’＝M-m；

质心坐标为：

转动惯量(IX'，IY'，IZ')和惯性积(IX'Y'，IY'Z'，IX'Z')为：