火箭侧向喷流干扰确定方法、终端及存储介质技术

本申请实施例提供一种火箭侧向喷流干扰确定方法、终端及存储介质，涉及航天飞行器计算流体力学(CFD)数值模拟领域，用于准确获得运载火箭RCS喷流干扰特性。所述火箭侧向喷流干扰确定方法，包括：获取发动机本身产生的推力/推力矩在坐标系六个分量上的气动系数；获取发动机工作时箭体表面压力积分值在坐标系六个分量上的气动系数；获取发动机不工作时的气动力/力矩在坐标系六个分量上的气动系数；获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性。姿态下的箭体六分量气动特性。姿态下的箭体六分量气动特性。

【技术实现步骤摘要】
火箭侧向喷流干扰确定方法、终端及存储介质


[0001]本申请涉及航天飞行器计算流体力学(CFD)数值模拟领域，尤其涉及一种火箭侧向喷流干扰确定方法、终端及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，实现低成本进入空间是商业运载火箭发展的核心要素。随着控制技术的发展，利用姿控发动机(RCS)喷流产生的推力进行运载器姿态控制，成为降低运载器研制成本的一种有效手段。
[0003]相关技术中，火箭姿控动力系统安装在运载火箭的头罩，采用侧向喷流对全箭飞行姿态进行控制；火箭姿控动力系统包括多个姿控喷管，多个姿控喷管采用井字型布局。在火箭处于不同的飞行姿态时，相应的姿控喷管开启。然而，侧向喷流与火箭周围的气流会发生相互作用，喷流与自由来流的相互干扰会产生激波、边界层分离、漩涡等复杂流动现象，对侧喷发动机的推力、火箭表面流场产生附加影响，对全箭气动特性产生很大影响，如何准确获得RCS喷流干扰特性成为业内亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例中提供一种火箭侧向喷流干扰确定方法、终端及存储介质，用于准确获得运载火箭RCS喷流干扰特性。
[0005]本申请第一方面实施例提供一种火箭侧向喷流干扰确定方法，包括：
[0006]获取发动机本身产生的推力/推力矩在坐标系六个分量上的气动系数；
[0007]获取发动机工作时箭体表面压力积分值在坐标系六个分量上的气动系数；
[0008]获取发动机不工作时的气动力/力矩在坐标系六个分量上的气动系数；
[0009]获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性。
[0010]在其中一种可能的实现方式中，在根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性之前，还包括：
[0011]根据如下公式确定分别确定六分量气动力喷流干扰因子：
[0012]K
i
＝(C
i有喷
+C
i喷流-C
i无喷
)/C
i喷流
；
[0013]其中，用K
i
表示坐标系六分量上的喷流干扰干扰因子；i表示六分量气动力；C
i喷流
表示发动机本身产生的推力/推力矩在坐标系六个分量上的气动系数；C
i有喷
表示发动机工作时箭体表面(除去工作喷管面积)压力积分值在坐标系六个分量上的气动系数；C
i无喷
表示发动机不工作时气动力/力矩在坐标系六个分量上的气动系数；
[0014]所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性，包括：
[0015]获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性。
[0016]在其中一种可能的实现方式中，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性，包括：
[0017]获取俯仰通道姿控喷管开启时的推力系数及力矩系数；
[0018]获取滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数；
[0019]根据获取的推力系数、力矩系数及如下公式确定俯仰通道姿控喷管开启时的箭体六分量气动特性：
[0020]CA
t
＝CA+K
CA
×
|CFN
j
|；
[0021]CN
t
＝CN+K
CN
×
CFN
j
；
[0022]CZ
t
＝CZ+K
CZ
×
|CFN
j
|；
[0023]CMX
t
＝CMX+K
CMX
×
|CMZ
j
|+CMX
j
；
[0024]CMY
t
＝CMY+K
CMY
×
|CMZ
j
|；
[0025]CMZ
t
＝CMZ+K
CMZ
×
CMZ
j
；
[0026]其中，K
CA
,K
CN
,K
CZ
,K
CMX
,K
CMY
,K
CMZ
分别表示六分量气动力喷流干扰因子；CA,CN,CZ,CMX,CMY,CMZ分别表示六分量气动力；CA
t
,CN
t
,CZ
t
,CMX
t
,CMY
t
,CMZ
t
分别表示六分量上箭体气动力和喷流控制力之和；CFN
j
表示俯仰通道姿控喷管开启时的推力系数；CMZ
j
表示俯仰通道姿控喷管开启时的力矩系数；CMX
j
表示滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数。
[0027]在其中一种可能的实现方式中，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性，包括：
[0028]获取偏航通道姿控喷管开启时的推力系数及力矩系数；
[0029]获取滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数；
[0030]根据获取的推力系数、力矩系数及如下公式确定偏航通道姿控喷管开启时的箭体六分量气动特性：
[0031]CA
t
＝CA+K
CA
×
|CFZ
j
|；
[0032]CN
t
＝CN+K
CN
×
|CFZ
j
|；
[0033]CZ
t
＝CZ+K
CZ
×
CFZ
j
；
[0034]CMX
t
＝CMX+K
CMX
×
|CMY
j
|+CMX
j
；
[0035]CMY
t
＝CMY+K
CMY
×
CMY
j
；
[0036]CMZ
t
＝CMZ+K
CMZ
×
|CMY
j
|；
[0037]其中，K
CA
,K
CN
,K
CZ
,K
CMX
,K
CMY
,K
CMZ
分别表示六分量气动力喷流干扰因子；CA,CN,CZ,CMX,CMY,CMZ分别表示六分量气动力；CA
t
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火箭侧向喷流干扰确定方法，其特征在于，包括：获取发动机本身产生的推力/推力矩在坐标系六个分量上的气动系数；获取发动机工作时箭体表面压力积分值在坐标系六个分量上的气动系数；获取发动机不工作时的气动力/力矩在坐标系六个分量上的气动系数；获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性之前，还包括：根据如下公式确定分别确定六分量气动力喷流干扰因子：K
i
＝(C
i有喷
+C
i喷流-C
i无喷
)/C
i喷流
；其中，用K
i
表示坐标系六分量上的喷流干扰干扰因子；i表示六分量气动力；C
i喷流
表示发动机本身产生的推力/推力矩在坐标系六个分量上的气动系数；C
i有喷
表示发动机工作时箭体表面(除去工作喷管面积)压力积分值在坐标系六个分量上的气动系数；C
i无喷
表示发动机不工作时气动力/力矩在坐标系六个分量上的气动系数；相应地，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述推力系数、力矩系数及各气动系数确定相应姿态下的箭体六分量气动特性，包括：获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性，包括：获取俯仰通道姿控喷管开启时的推力系数及力矩系数；获取滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数；根据获取的推力系数、力矩系数及如下公式确定俯仰通道姿控喷管开启时的箭体六分量气动特性：CA
t
＝CA+K
CA
×
|CFN
j
|；CN
t
＝CN+K
CN
×
CFN
j
；CZ
t
＝CZ+K
CZ
×
|CFN
j
|；CMX
t
＝CMX+K
CMX
×
|CMZ
j
|+CMX
j
；CMY
t
＝CMY+K
CMY
×
|CMZ
j
|；CMZ
t
＝CMZ+K
CMZ
×
CMZ
j
；其中，K
CA
,K
CN
,K
CZ
,K
CMX
,K
CMY
,K
CMZ
分别表示六分量气动力喷流干扰因子；CA,CN,CZ,CMX,CMY,CMZ分别表示六分量气动力；CA
t
,CN
t
,CZ
t
,CMX
t
,CMY
t
,CMZ
t
分别表示六分量上箭体气动力和喷流控制力之和；CFN
j
表示俯仰通道姿控喷管开启时的推力系数；CMZ
j
表示俯仰通道姿控喷管开启时的力矩系数；CMX
j
表示滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性，包括：获取偏航通道姿控喷管开启时的推力系数及力矩系数；
获取滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数；根据获取的推力系数、力矩系数及如下公式确定偏航通道姿控喷管开启时的箭体六分量气动特性：CA
t
＝CA+K
CA
×
|CFZ
j
|；CN
t
＝CN+K
CN
×
|CFZ
j
|；CZ
t
＝CZ+K
CZ
×
CFZ
j
；CMX
t
＝CMX+K
CMX
×
|CMY
j
|+CMX
j
；CMY
t
＝CMY+K
CMY
×
CMY
j
；CMZ
t
＝CMZ+K
CMZ
×
|CMY
j
|；其中，K
CA
,K
CN
,K
CZ
,K
CMX
,K
CMY
,K
CMZ
分别表示六分量气动力喷流干扰因子；CA,CN,CZ,CMX,CMY,CMZ分别表示六分量气动力；CA
t
,CN
t
,CZ
t
,CMX
t
,CMY
t
,CMZ
t
分别表示六分量上箭体气动力和喷流控制力之和；CFZ
j
表示偏航通道姿控喷管开启时的推力系数；CMY
j
表示偏航通道姿控喷管开启时的力矩系数；CMX
j
表示滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取相应姿态对应的推力系数及力矩系数，根据所述喷流干扰因子、推力系数及力矩系数确定相应姿态时的箭体六分量气动特性，包括：获取纯滚动通道工作时的力矩系数；根据获取的力矩系数及如下公式确定纯滚动通道工作时的箭体六分量气动特性：CA
t
＝CA；CN
t
＝CN；CZ
t
＝CZ；CMX
t
＝CMX+K
CMX
×
CMX
j
；CMY
t
＝CMY；CMZ
t
＝CMZ；其中，K
CMX
表示滚转力矩喷流干扰因子；CA,CN,CZ,CMX,CMY,CMZ分别表示六分量气动力；CA
t
,CN
t
,CZ
t
,CMX
t
,CMY
t
,CMZ
t
分别表示六分量上箭体气动力和喷流控制力之和；CMX
j
表示滚动通道姿控喷管开启时的力矩系数。6.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭杰，高峰，龚旻，赵长见，张东，孙晓峰，陈政，马奥家，严大卫，宋志国，杨鸿俊，刘芙群，罗波，于贺，张意国，张帆，蔡强，李延成，赵洪，王英华，黄建友，何小龙，任新宇，王冀宁，年永尚，周国峰，王跃，许奇，郝振辉，吕莎莎，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：