[发明专利]一种考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法

权利要求书

1.一种考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

建立考虑烧蚀/沉积影响后的固体姿轨控发动机零维内弹道计算模型；

采用龙哥库塔法对固体姿轨控发动机零维内弹道计算模型进行迭代求解，得到考虑烧蚀/沉积影响后对应燃烧室的压强；

其中，在每步龙格库塔法迭代前，基于喉栓位移及喷管、喉栓的烧蚀/沉积速率得到当前各阀门的等效喉部面积，并累加得到发动机的总等效喉部面积。

2.根据权利要求1所述考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，所述考虑烧蚀/沉积影响后的固体姿轨控发动机零维内弹道计算模型为：

式中，p_c是燃烧室压强，t是时间，Γ是比热比k的函数，c^*是特征速度，V_c是燃烧室自由容积，ρ_p是推进剂密度，A_b是装药的燃面面积，a是燃速系数，n是压强指数，A_t是各阀门等效喉部面积之和，e是药柱肉厚，R是燃气的气体常数，T_f是定压燃烧温度，k是比热比，A_ti是单阀等效喉部面积，x_i是喉栓位移，r_t、r_p分别是喷管喉部和喉栓的烧蚀/沉积量。

3.根据权利要求1所述考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，采用嵌套二分法得到当前各阀门的等效喉部面积，在单次等效喉部面积求解过程中分为外循环层与内循环层，其中，外循环层在喉栓型面曲线上进行二分法搜索，内循环层在喷管型面曲线上进行二分法搜索。

4.根据权利要求3所述考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，所述外循环层的过程为：

步骤1.1，获取当前喉栓位移位置，并根据烧蚀/沉积模型更新考虑烧蚀/沉积效应后的喉栓型面曲线，得到第一搜索区间；

步骤1.2，选取第一搜索区间的左、右端点以及中点附近的任意两点作为第一控制点，并基于内循环层得到各第一控制点对应的等效喉部面积；

步骤1.3，筛选出步骤1.2中等效喉部面积最小的第一控制点，并更新第一搜索区间，以该最小等效喉部面积对应的第一控制点左、右相邻的两个第一控制点作为第一搜索区间更新后的左、右端点；

步骤1.4，判断第一搜索区间是否达到收敛条件，若是则输出步骤1.2中最小的等效喉部面积作为对应阀门的等效喉部面积，否则返回步骤1.2。

5.根据权利要求4所述考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，步骤1.3中，所述基于内循环层得到各第一控制点对应的等效喉部面积，具体为：

对于每一第一控制点，都有：

步骤2.1，根据烧蚀/沉积模型更新考虑烧蚀/沉积效应后的喷管型面曲线，得到第二搜索区间；

步骤2.2，选取第二搜索区间的左、右端点以及中点附近的任意两点作为第二控制点，并获取第一控制点与各第二控制点之间的等效喉部面积；

步骤2.3，筛选出步骤2.2中等效喉部面积最小的第二控制点，并更新第二搜索区间，以该最小等效喉部面积对应的第二控制点左、右相邻的两个第二控制点作为第二搜索区间更新后的左、右端点；

步骤2.4，判断第二搜索区间是否达到收敛条件，若是则输出步骤2.2中最小的等效喉部面积作为对应第一控制点的等效喉部面积，否则返回步骤2.2。

6.根据权利要求5所述考虑烧蚀-沉积的固体姿轨控发动机零维内弹道计算方法，其特征在于，步骤2.2中，所述获取第一控制点与各第二控制点之间的等效喉部面积，具体为：

式中，A_ti为等效喉部面积，f₁(m,h_t)与f₂(n,x_i,h_p)分别为考虑烧蚀/沉积后喷管母线方程与喉栓母线方程，m为喷管上对应第二控制点的横坐标，h_t为喷管喉部表面烧蚀/沉积物厚度，n为喉栓上对应第一控制点的横坐标，x_i为喉栓顶点当前位移，h_p为喉栓表面烧蚀/沉积物厚度。