[发明专利]一种运载火箭线载荷分布计算及修正方法

权利要求书

1.一种运载火箭线载荷分布计算及修正方法，其特征在于，包括：

(1)采用CFD方法对运载火箭三维模型气动特性进行数值仿真计算，基于数值仿真结果，输出箭体表面气动特性参数；

(2)采用分段积分方法计算气动线载荷分布；

(3)根据目标法向力系数和目标压心位置对气动线载荷分布进行修正；

(4)输出气动线载荷分布计算结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，箭体表面气动特性参数至少包括箭体表面每个网格单元中心轴向坐标X_j、压力P_j、剪切应力法向分量τ_jy、单元面积A_j以及单元法向投影面积A_jy。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，气动线载荷分布的计算方法包括：

(a)沿箭体轴向设置气动线分布载荷调配节点序列x_i，i＝1,2,…,N；

(b)根据调配节点序列x_i设置箭体轴向分段控制体Δx_i，同时计算各分段控制体Δx_i的中心坐标s_i：

(c)对箭体轴向分段控制体Δx_i内的所有CFD面网格单元进行积分，根据如下公式计算分段法向力系数ΔC_ni，其中Q_ref为参考动压，A_ref为火箭参考面积：

(d)在箭体轴向分段控制体Δx_i内，根据如下公式计算法向力系数沿轴向分布密度C′_ni，其中C_n为法向力系数：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，分布调配节点序列x_i在流动变化剧烈区域加密，在流动变化平缓区域稀疏。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于卫星整流罩头锥、锥柱过渡区域、倒锥、尾翼安装区域，调配节点加密，加密后两个调配节点的距离不小于3倍局部网格单元特征尺寸；对于一子级筒段区域，稀疏调配节点，稀疏后两个调配节点的距离应不大于20倍局部网格单元特征尺寸。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：气动线载荷分布修正方法包括：

(a)通过气动线载荷分布可计算得到箭体法向力系数C_n和压心位置X_p：

C_n＝∑C′_ni·Δx_i

C_nX_p＝∑C′_ni·Δx_i·s_i

(b)通过数值仿真或风洞试验或偏差设计得到箭体目标法向力系数C_n,t和目标压心位置X_p,t，则存在目标气动线载荷分布C′_ni,t满足：

C_n,t＝ΣC′_ni,t·Δx_i

C_n,tX_p,t＝ΣC′_ni,t·Δx_i·s_i

(c)通过如下公式可计算得到修正后的目标气动线载荷分布C′_ni,t：

C′_ni,t＝[k(x-X_p)+b]C′_ni

式中：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：气动线载荷分布计算结果至少包括箭体轴向各分段控制体中心坐标s_i及法向力系数沿轴向分布密度值C′_ni,t。