[发明专利]基于二维搜索的飞行器驻点温度计算方法

摘要

本发明公开了一种基于二维搜索的飞行器驻点温度计算方法，建立查找表；拟合出γ‑T曲线；将γ‑T曲线转换为查找表，以温度值T为搜索条件可以查找到对应的空气比热容比值γ_T；计算V＝5Ma时的驻点温度值，根据温度值选取γ值，再重复计算驻点温度，确定γ初始值；计算空气比热容比值γ_i,j；以飞行速度V和高度H为条件，在二维查找表中查找空气比热容比γ，并计算对应速度和高度下的飞行器驻点温度T，最终可以得到高度20km‑70km区间、速度5Ma‑22Ma区间内飞行器驻点温度。解决了现有技术飞行器驻点温度不准确、计算不连续的问题。

主权项

1.一种基于二维搜索的飞行器驻点温度计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1，根据飞行器的飞行高度和飞行速度，建立初始空白查找表γ_M×N；查找表的每行对应飞行器的一个飞行高度，飞行高度H范围在20‑70km，步进2km，查找表的行数为M＝26，M表示飞行器飞行高度的个数；飞行器的第i个飞行高度表示为H_i，i＝1，2，...M；查找表的每列对应飞行器的一个飞行速度V，查找表的列数为N＝41，N表示飞行器的速度个数，第j个飞行速度为V_j；j＝1，2，...N；飞行速度V范围在5‑25Ma，步进0.5Ma；令查找表第i行第j列的数值γ_i，j取0；步骤2，拟合出在高度20km‑70km区间对应的大气压强变化范围5×10^‑5atm‑1.26×10^‑1atm，600K‑14600K温度范围内，比热容比随温度变化的曲线，即γ‑T曲线；将γ‑T曲线转换为查找表，该查找表为一维，步进为100K，以飞行器驻点温度T为搜索条件可以查找到对应的空气比热容比值γ_T；拟合γ‑T曲线的具体步骤是：步骤2.1，考虑到只有当高度上升到65km以上时大气压强才会降至10^‑4atm以下，所以在计算空气比热容比的均值时剔除10^‑5atm、12400K以上的空气比热容比数据；步骤2.2，选取实验数据上、下轮廓的样本点，通过三次样条插值处理，生成空气比热容比数据的包络函数，对上下包络取均值生成一条均值曲线；步骤2.3，对均值曲线重复步骤2.2，最终将空气比热容比的实验测量数据凝练成一条平滑曲线，得到γ‑T曲线；步骤2.4，实验数据获得的γ所对应的最低温度为1800K，查表补充600K‑1700K的γ数值，得到完整的γ‑T曲线；步骤2.5，将γ‑T曲线转换为查找表，该查找表为一维，步进为100K，以飞行器驻点温度T为搜索条件可以查找到对应的空气比热容比值γ_T；步骤3，计算V＝5Ma时的驻点温度值，根据温度值选取γ值，再将γ值代入公式T＝T₀(1+0.82·(γ‑1)/2·Ma²)计算驻点温度，重复计算驻点温度；其中，T_o为周围大气温度，γ为空气比热容比；Ma为马赫数；T为飞行器驻点温度；最后V＝5Ma时的驻点温度值稳定在900K‑1100K区间内；所以，取γ＝1.33、V＝5Ma为初始值；恢复系数k＝0.82；步骤4，利用γ‑T查找表和公式T＝T₀(1+0.82·(γ‑1)/2·Ma²)，以ΔV＝0.5Ma、ΔH＝2km为步进，计算飞行速度V在5‑25Ma，飞行高度H在20km‑70km范围内的空气比热容比值γ_i，j，并存入查找表γ_M×N对应位置，取γ_M×N完整的前35列为最终的查找表γ_M×N，m＝26，n＝35，对应速度V在5‑22Ma；步骤5，对于任意在高度20km‑70km区间、速度5Ma‑22Ma区间内飞行器，可根据式(2)由飞行高度H和飞行速度V获得相应空气比热容比的存储位置，在二维查找表γ_m×n中查找空气比热容比γ，并计算对应速度和高度下的驻点温度T；式中，<·>为取整运算，H为临近空间高度，拟分析的高度范围设置为H∈[20km，70km]，V为飞行器飞行速度，其取值范围为V∈[5Ma，22Ma]，a＝1，2，…，26，b＝1，2，…，35，a，b代表在二维查找表中的位置，a为行数，b为列数；通过a、b可以查表获得空气比热容比γ_a，b的数值。