[发明专利]一种弹箭起竖发射的临界风速快速评估方法

说明书

本发明公开了一种弹箭起竖发射的临界风速快速评估方法，包括以下步骤：S1、根据弹箭的结构尺寸，建立弹箭起竖状态下的力学简化模型；S2、根据所述力学简化模型，获得弹箭所受风载荷计算式；S3、基于所述力学简化模型，根据能量守恒原理获得弹箭安全风载荷计算式；S4、联立弹箭所受风载荷计算式以及弹箭安全风载荷计算式，得到弹箭临界风速计算式。本发明的计算方法简单、高效，可为弹箭武器的安全操作提供参考。

技术领域

本发明涉及航天飞行器设计技术领域，尤其涉及一种弹箭起竖发射的临界风速快速评估方法。

背景技术

采用垂直发射的导弹或者火箭发射对气候环境条件有一定要求，为了确保发射平台及弹箭的稳定性，要求发射阵地的环境风速低于某一临界值，环境风速超过临界风速时，由于风载荷作用过大会导致弹箭在起竖后发生倾倒。传统的弹箭起竖发射的临界风速计算方法，需要对起竖状态的弹箭在不同的风速下，采用CFD方法，求解出弹箭的倾覆力矩，从而获得发射临界风速，其计算方法较为复杂。

发明内容

本发明意在提供一种弹箭起竖发射的临界风速快速评估方法，以解决传统的弹箭起竖发射的临界风速计算方法计算复杂的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种弹箭起竖发射的临界风速快速评估方法，包括以下步骤：

S1、根据弹箭的结构尺寸，建立弹箭起竖状态下的力学简化模型；

S2、根据所述力学简化模型，获得弹箭所受风载荷计算式；

S3、基于所述力学简化模型，根据能量守恒原理获得弹箭安全风载荷计算式；

S4、联立弹箭所受风载荷计算式以及弹箭安全风载荷计算式，得到弹箭临界风速计算式。

进一步，所述力学简化模型为受到包括风载荷、重力、地面的支持力和摩擦力的圆柱模型。

进一步，所述步骤S2中，所受风载荷的计算式为：

所述步骤S3中，安全风载荷的计算式为：

所述步骤S4中，临界风速的计算式为：

其中，为风压；S为弹箭的迎风面积；为空气密度；为风速；R为弹箭的半径；L为弹箭的长度；r为弹箭的支点到质心投影面的垂直距离；m为弹箭质量；h为弹箭的质心高度。

进一步，将风载荷F_w投影到水平面的x₁和x₂方向，得到对应的风载荷，x₁方向与弹箭倾斜方向一致，x₁方向的临界风速计算方式与式(3)的一致；x₂方向与x₁方向的夹角为45°，x₂方向的临界风速用R替换r带入式(3)进行计算；风载荷F_w与x₁方向的风载荷夹角为C，则有：

当C为0°-22.5°时，安全风载荷计算公式为：

其中，x为x₁方向的临界风速值；

当C为22.5°-45°时，安全风载荷的计算公式为：

其中，y为x₂方向的临界风速值。

相比现有技术，本发明的有益效果：