固体发动机异构装药归一化映射选型方法技术

技术编号：40415616 阅读：9 留言：0更新日期：2024-02-20 22:32

本发明专利技术公开了一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法，包括：获取目标域发动机的设计参数以及若干不同药形的源域发动机；计算源域发动机在目标域发动机上映射的推力时间曲线；计算源域发动机映射的推力时间曲线与目标域需求推力时间曲线的误差值；选择误差值最小的设计案例对应的药形作为最终选择药型，并在最终选择药型对应源域发动机的所有设计案例中，选择误差值排名在前的设计案例，将其尺寸参数上下界作为目标域发动机的设计变量范围。本发明专利技术应用于固体发动机技术领域，通过推力匹配案例映射选型和设计域缩减，实现了固体发动机总体设计装药快速选型和设计域确定，为固体发动机高效设计提供方法支撑。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体发动机，具体是一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法。

技术介绍

1、固体火箭发动机是在导弹、火箭等航天运载器中广泛应用的动力系统之一，装药选型和优化是固体发动机设计中最核心最困难的技术之一，其主要任务是根据提供的总体指标，选择合适的装药药型，确定优化设计参数及范围，为后续固体发动机总体设计提供设计变量。

2、目前常用的固体发动机装药选型方法主要有人工选型法，即针对新的总体设计需求，经验丰富的工程师可以直接给出合适的装药药型，同时根据目标域发动机的直径给出装药的大致设计参数及范围，通常可以得到较好的结果。但是采用人工筛选的方式需要具有丰富的工程经验，设计门槛较高，同时一旦选型不合适会导致大量的重复性工作，浪费时间成本。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中固体发动机装药药型种类多、设计变量范围大，导致进行总体设计时选型困难、优化算法寻优难以收敛的问题，本专利技术提供一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法，提出推力匹配案例映射选型方法和设计域缩减方法，实现了固体发动机总体设计装药快速选型和设计域确定，为固体发动机高效设计提供方法支撑。

2、为实现上述目的，本专利技术提供一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法，包括如下步骤：

3、步骤1，获取目标域发动机的设计参数以及若干不同药形的源域发动机，其中，每一药形的源域发动机具有若干设计案例；

4、步骤2，计算每一设计案例的源域发动机在目标域发动机上映射的推力时间曲线；</p>

5、步骤3，计算每一设计案例的源域发动机映射的推力时间曲线与目标域需求推力时间曲线的误差值；

6、步骤4，选择所述误差值最小的设计案例对应的药形作为目标域发动机的最终选择药型，并在所述最终选择药型对应源域发动机的所有设计案例中，选择误差值排名在前x%的设计案例，并将选择的设计案例的尺寸参数上下界作为目标域发动机的设计变量范围。

7、在其中一个实施例，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程为：

8、计算目标域发动机与源域发动机的尺寸比和燃速比；

9、基于目标域发动机与源域发动机的尺寸比和燃速比估算目标域发动机和源域发动机的工作时间比；

10、基于目标域发动机与源域发动机的尺寸比估算目标域发动机和源域发动机的总冲比；

11、基于目标域发动机与源域发动机的总冲比和工作时间比计算目标域发动机和源域发动机的推力比；

12、综合目标域发动机与源域发动机的推力比与工作时间比，即得到源域发动机在目标域发动机上映射的推力时间曲线。

13、在其中一个实施例，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程具体为：

14、计算目标域发动机与源域发动机的尺寸比和燃速比，为：

15、；

16、；

17、其中，、分别为目标域发动机与源域发动机的尺寸比、燃速比，、分别为目标域发动机的直径和燃速，、分别为源域发动机的直径和燃速；

18、基于目标域发动机与源域发动机的尺寸比和燃速比估算目标域发动机和源域发动机的工作时间比，为：

19、；

20、其中，为目标域发动机的估计工作时间，为源域发动机的工作时间；

21、基于目标域发动机与源域发动机的尺寸比估算目标域发动机和源域发动机的总冲比，为：

22、；

23、其中，为目标域发动机的估计总冲，为源域发动机的总冲；

24、基于目标域发动机与源域发动机的总冲比和工作时间比计算目标域发动机和源域发动机的推力比，为：

25、；

26、其中，为目标域发动机的估计推力，为源域发动机的推力；

27、综合目标域发动机与源域发动机的推力比与工作时间比，即得到源域发动机在目标域发动机上映射的推力时间曲线。

28、在其中一个实施例，步骤3中，所述误差值的计算过程为：

29、；

30、其中，为源域发动机映射的推力时间曲线与目标域需求推力时间曲线的误差值，为源域发动机映射的推力在时间点上的推力值，为目标域发动机的推力在时间点上的推力值，为时间离散点的数量。

31、在其中一个实施例，当源域发动机的映射推力与目标域发动机的推力的工作时间不相等时，则多余时间部分的或均按0计算。

32、在其中一个实施例，步骤4中，所述选择误差值排名在前x%的设计案例具体为：选择误差值排名在前5~20%的设计案例。

33、与现有技术相比，本专利技术的具有如下有益技术效果：

34、1、本专利技术通过已有案例匹配进行装药选型，相对于一般人工选型方法可通过程序控制，实现了自动化，减少了经验需求，降低了选型门槛，提高了选型效率；

35、2、本专利技术通过对物理模型的研究，以尺寸比和燃速比为基准，将不同药型的推力时间曲线映射到目标域发动机药型上，通过与目标推力时间曲线匹配实现选型，然后通过当前药型中最相近的案例确定设计变量范围，实现设计域缩减，降低了后续优化的难度。

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【技术保护点】

1.一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程为：

3.根据权利要求2所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程具体为：

4.根据权利要求1或2或3所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤3中，所述误差值的计算过程为：

5.根据权利要求4所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，当源域发动机的映射推力与目标域发动机的推力的工作时间不相等时，则多余时间部分的或均按0计算。

6.根据权利要求1或2或3所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤4中，所述选择误差值排名在前的设计案例具体为：选择误差值排名在前5~20%的设计案例。

【技术特征摘要】

1.一种固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程为：

3.根据权利要求2所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法，其特征在于，步骤2中，所述推力时间曲线的计算过程具体为：

4.根据权利要求1或2或3所述的固体发动机异构装药归一化映射选型方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为华，杨家伟，马帅超，武泽平，张杰，李佳欣，张德权，高经纬，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：

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