基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，包含仿真设计阶段和实物仿真验证阶段。仿真设计阶段：建立发射台、防护塔、起竖臂以及运载火箭的三维模型并导入ADAMS软件；获取运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间第一最小间隙的曲线图。实物仿真验证阶段：完成真实的发射台、防护塔和起竖臂建设并建全局坐标系；获取仿真设计阶段第一最小间隙时的各部件与实物仿真验证对应关键点的三维坐标，拟合关键点包络，建立设备模型；将设备模型导入ADAMS中与运载火箭的三维模型进行仿真；获取运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第二最小间隙的曲线图；通过第一、第二最小间隙，获取最优火箭飞漂移安全间隙的数据。获取最优火箭飞漂移安全间隙的数据。获取最优火箭飞漂移安全间隙的数据。

【技术实现步骤摘要】
基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法


[0001]本专利技术涉及火箭发射支持
，特别涉及一种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法。

技术介绍

[0002]火箭起飞过程中，可能会受到各种结构干扰，加上发动机自身的推力偏差，导致箭体发生横向漂移和沿着轴线的滚转运动。在研制火箭发射支持设备时，往往需要根据火箭姿控系统计算的漂移数据对火箭起飞过程的安全间隙进行设计。
[0003]亟需开发一种火箭起飞漂移安全间隙设计方法，以在火箭姿控系统漂移量数据频繁迭代的情况下，快速获取地面发射支持设备与火箭结构之间最优火箭飞漂移安全间隙的数据，为发射设备的设计提供参考。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，该方法能够在火箭姿控系统漂移量数据频繁迭代的情况下，快速获取地面发射支持设备与火箭结构的最优火箭飞漂移安全间隙的数据，为研制地面发射设备提供参考。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，包含仿真设计阶段和实物仿真验证阶段，其中，
[0006]仿真设计阶段包含：
[0007]建立发射台、防护塔、起竖臂以及运载火箭的三维模型，并将三维模型导入ADAMS软件；
[0008]对所述运载火箭进行运动仿真，获取所述运载火箭在起飞过程中与所述发射台、所述防护塔和所述起竖臂之间的第一最小间隙的曲线图；
[0009]所述实物仿真验证阶段包含：
[0010]完成真实的发射台、防护塔和起竖臂建设，并建立包括发射台、防护塔和起竖臂的全局坐标系；
[0011]获取仿真设计阶段运载火箭在起飞过程中与发射台、防护塔和起竖臂之间具有第一最小间隙的各个位置与实物仿真验证中真实的发射台、防护塔和起竖臂一一对应的关键点的三维坐标，并拟合关键点包络，建立设备模型；将设备模型导入ADAMS中，与运载火箭的三维模型进行运动仿真试验；
[0012]获取运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第二最小间隙的曲线图；
[0013]对比运载火箭分别在仿真设计阶段和实物仿真验证阶段时运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第一、第二最小间隙，获取最优火箭起飞漂移安全间隙的数据，用以评估火箭起飞漂移安全性。
[0014]进一步的，仿真设计阶段过程中将三维模型导入ADAMS软件之后包括：
[0015]建立所述起竖臂的后倒角度与所述起竖臂的后倒时间运动关系的模拟函数；
[0016]建立所述运载火箭起飞高度H与起飞时间、所述运载火箭的横向漂移量D与起飞时间以及运载火箭滚转运动的模拟函数。
[0017]进一步的，对所述运载火箭进行运动仿真具体包含：
[0018]通过向所述模拟函数输入漂移量D和起飞高度获得箭体结构相对于时间的第一飞行轨迹，其中设定火箭起竖后的理论中心的初始偏差Δd，每个起飞高度对应的漂移量应为D+Δd；
[0019]根据所述起竖臂的后倒角度与所述起竖臂的后倒时间运动关系，获取起竖臂在运载火箭起飞后的第二运动轨迹；
[0020]根据运载火箭的所述第一飞行轨迹和起竖臂的所述第二运动轨迹，建立运载火箭与三维模型中起竖臂、防护塔和发射台之间时间
‑
间隙的测量任务；
[0021]实时提取运载火箭与各部件之间最小间隙与仿真时间的变化曲线。
[0022]进一步的，设定运载火箭按照γcos(A
×
T1)进行滚转运动，其中，γ取姿控系统输出的滚转角绝对值的最大值，T1取值火箭的起飞时间。
[0023]进一步的，对所述运载火箭进行运动仿真还包括：按照正弦或余弦函数模拟发动机喷管的摆动。
[0024]进一步的，建立发射台、防护塔、起竖臂以及运载火箭的三维模型过程中；
[0025]对发射台、防护塔、起竖臂和运载火箭建立三维坐标，使发射台、防护塔、起竖臂和运载火箭按照6个自由度分开设定，其中漂移量与起飞时间的输入根据姿控不同方向投影结果沿发射台的水平面X轴方向和Y轴方向平动；Z轴方向为飞行高度和起飞时间输入。
[0026]进一步的，在仿真设计阶段之前，包括确定设计限界；
[0027]在获取最优火箭起飞漂移安全间隙的数据之后包括：评估设计安全间隙，其中当最优火箭起飞漂移安全间隙与设计限界有交叉时，更改地面设备方案或与姿控系统协调漂移量数据的安全余量，保证仿真间隙与设计限界不交叉，以避免起飞过程发生碰撞的风险。
[0028]进一步的，拟合关键点包络，建立设备模型具体如下：
[0029]拟合关键点包络，建立设备模型之前包括：
[0030]使用全站仪或者激光跟踪仪建立全局坐标系、测量关键点三维坐标；
[0031]将测量的三维坐标值平移至全局坐标系上，所述全局坐标系以发射台的发射中心为原点，以发射台第一象限、第三象限中心连接线为X轴，以发射台第二象限、第四象限中心连接线为Y轴，根据坐标系符合右手法则，Z轴为垂直发射台向上。
[0032]进一步的，拟合关键点设备包络，建立设备模型还包括：
[0033]通过ADAMS软件直接建立设备模型并进行仿真计算或将三维建模软件AutoCAD导入三维坐标并建立设备模型，之后将设备模型导入ADAMS中仿真计算。
[0034]进一步的，所述关键点包括运载火箭向外突出的凸点，以及运载火箭起竖到位后，起竖臂、防护塔及发射台向运载火箭侧靠近的凸点。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法：通过对比运载火箭分别在仿真设计阶段和实物仿真验证阶段时运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第一、第二最小间隙，在火箭姿控系统漂移量数据频繁迭代的情况下，获得火箭飞行到不同高度时地面发射支持设备与火箭结构的最优火箭飞漂移安全间隙的数据，以评估火箭起飞漂移安全性，从而确保火箭安全起飞。另外，该方法还可以
为火箭在“三平”测发模式下研制0秒后倒的起竖设备时，做出更优的地面设备方法和后倒策略，有助于提高工作效率、降低制造成本。
附图说明
[0036]图1为本专利技术基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法的流程图；
[0037]图2为本专利技术设计阶段漂移安全间隙计算的示意图；
[0038]图3为本专利技术地面设备建造后漂移安全计算的示意图；
[0039]图4为本专利技术箭体结构运动参数设定的示意图；
[0040]图5为本专利技术关注部件间最小间隙与飞行时间关系的示意图；
[0041]图6为本专利技术初期设计中仿真间隙与设计限界关系的示意图；
[0042]图7为本专利技术实物仿真验证阶段的示意图；
[0043]图8为本专利技术建立测量直角坐标系的示意图。
具体实施方式
[0044]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，其特征在于：包含仿真设计阶段和实物仿真验证阶段，其中，仿真设计阶段包含：建立发射台、防护塔、起竖臂以及运载火箭的三维模型，并将三维模型导入ADAMS软件；对所述运载火箭进行运动仿真，获取所述运载火箭在起飞过程中与所述发射台、所述防护塔和所述起竖臂之间的第一最小间隙的曲线图；所述实物仿真验证阶段包含：完成真实的发射台、防护塔和起竖臂建设，并建立包括发射台、防护塔和起竖臂的全局坐标系；获取仿真设计阶段运载火箭在起飞过程中与发射台、防护塔和起竖臂之间具有第一最小间隙的各个位置与实物仿真验证中真实的发射台、防护塔和起竖臂对应的关键点的三维坐标，并拟合关键点包络，建立设备模型；将设备模型导入ADAMS中，与运载火箭的三维模型进行运动仿真试验；获取运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第二最小间隙的曲线图；对比运载火箭分别在仿真设计阶段和实物仿真验证阶段时运载火箭与发射台、防护塔和起竖臂之间的第一、第二最小间隙，获取最优火箭起飞漂移安全间隙的数据，用以评估火箭起飞漂移安全性。2.根据权利要求1所述的基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，其特征在于：仿真设计阶段过程中将三维模型导入ADAMS软件之后包括：建立所述起竖臂的后倒角度与所述起竖臂的后倒时间运动关系的模拟函数；建立所述运载火箭起飞高度H与起飞时间、所述运载火箭的横向漂移量D与起飞时间以及运载火箭滚转运动的模拟函数。3.根据权利要求2所述的基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，其特征在于：对所述运载火箭进行运动仿真具体包含：通过向所述模拟函数输入漂移量D和起飞高度获得箭体结构相对于时间的第一飞行轨迹，其中设定火箭起竖后的理论中心的初始偏差Δd，每个起飞高度对应的漂移量应为D+Δd；根据所述起竖臂的后倒角度与所述起竖臂的后倒时间运动关系，获取起竖臂在运载火箭起飞后的第二运动轨迹；根据运载火箭的所述第一飞行轨迹和起竖臂的所述第二运动轨迹，建立运载火箭与三维模型中起竖臂、防护塔和发射台之间时间
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间隙的测量任务；实时提取运载火箭与各部件之间最小间隙与仿真时间的变化曲线。4.根据权利要求3所述的基于ADAMS的运载火箭起飞漂移安全间隙设计方法，其特征在于：设定运载火...

【专利技术属性】
技术研发人员：王登，居龙，戴政，张瑜，张彦杰，
申请(专利权)人：蓝箭航天空间科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：