【技术实现步骤摘要】
一种稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法
本专利技术属于飞行器设计领域，具体涉及一种稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法。
技术介绍
飞行器的气动特性是确定其气动外形、飞行轨道和飞行性能的先决条件。近年来，随着全球火星登陆和尘埃采样返回任务的增加，火星大气环境下的航天器气动特性研究越来越重要。与航天器再入地球过程类似，着陆巡视器等航天器的进入火星的过程也会先后经历自由分子流区、稀薄流区和连续流区等。然而，由于火星大气的密度较地球低，使得相同尺寸航天器所经历的稀薄流区的范围更宽，火星大气环境下航天器气动特性的稀薄气体效应更为显著。例如，在地球大气环境中飞行高度为70km进入连续流区的航天器，在火星环境中要到45km以下才能进入连续流区。因此，准确预测稀薄大气环境下飞行器的气动特性至关重要。航天器气动特性在连续流区和自由分子流区的计算方法比较成熟：连续流区既可以采用基于高超声速牛顿(Newton)流理论的工程估算方法，也可以采用更为精确的计算流体动力学(CFD)方法；自由分子流区既可以采用基于自由分子流理论的面元积分...
【技术保护点】
1.一种稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S01：基于自由分子流区和连续流区的气动特性构建权值函数；/n步骤S02：根据来流分子平均自由程和航天器外形参数计算来流克努森数；/n步骤S03：将所述来流克努森数代入所述权值函数，计算对应的权值函数值；/n步骤S04：根据所述权值函数值、所述自由分子流区的气动系数和所述连续流区的气动系数计算所述稀薄流区环境下航天器的气动系数。/n
【技术特征摘要】
1.一种稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S01：基于自由分子流区和连续流区的气动特性构建权值函数；
步骤S02：根据来流分子平均自由程和航天器外形参数计算来流克努森数；
步骤S03：将所述来流克努森数代入所述权值函数，计算对应的权值函数值；
步骤S04：根据所述权值函数值、所述自由分子流区的气动系数和所述连续流区的气动系数计算所述稀薄流区环境下航天器的气动系数。
2.根据权利要求1所述的稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，根据自由来流条件，采用如下公式计算所述来流分子平均自由程：
其中，λ∞为所述来流分子平均自由程，d为来流气体分子的直径，d为气体物性参数，n∞为来流气体分子数密度。
3.根据权利要求2所述的稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，所述步骤S02中，通过以下公式计算所述来流克努森数，
Kn∞＝λ∞/Db
其中，Kn∞为所述来流克努森数，λ∞为所述来流分子平均自由程，Db为航天器的最大直径。
4.根据权利要求3所述的稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，所述步骤S01中构建的所述权值函数为：
其中，ΔKn为第一常数，Knm为第二常数，erf为误差函数，其定义为，
。
5.根据权利要求4所述的稀薄流区环境下航天器气动系数的确定方法，其特征在于，通过以下步骤计算所述第二常数：
步骤S201：根据选定的第一来流克努森数和第二来流克努森数，采用直接模拟蒙特卡洛方法计算出对应的...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳旭红，黄飞，苗文博，程晓丽，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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