【技术实现步骤摘要】
本申请涉及数据处理，特别是涉及一种二级运载火箭直接入轨弹道设计方法及装置。
技术介绍
1、二级运载火箭是航天发射中常用的运载火箭类型。在运载火箭系统方案设计或航天任务仿真分析中，通常需要根据任务要求，快速生成用于分析或仿真的三自由度弹道，弹道生成即在动力学建模的基础上，确定主要的弹道设计参数。需要解算的参数为二级关机时间、俯仰角参数和发射方位角。由于运载火箭上升段动力学模型的复杂性，参数解算只能采用迭代计算的方式求解。航天发射动力学过程的内在特性使运载火箭的终端状态对弹道设计参数的取值非常敏感，迭代初值选取不当时，终端计算值会过于偏离目标值，无法形成正常的偏差反馈修正初值误差，即使对于一些具备全局搜索能力的智能算法，偏差过大的迭代初值，也将造成迭代收敛时间增加，或收敛到非预期的极小值点。
2、然而，目前的对于迭代初值的选取，采用人工经验值虽然能对特定任务实现较好的效果，但难以适应多种工况，或现实中难以出现的临界状态工况，过多依赖人工经验也制约了算法相关的软件开发，也给缺少经验的用户带来使用不便，准确率也不够高。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高入轨弹道设计准确率的二级运载火箭直接入轨弹道设计方法及装置。
2、一种二级运载火箭直接入轨弹道设计方法，所述方法包括：
3、获取目标轨道高度、一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量；
4、根据一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算零攻角飞行结束至
5、利用目标轨道高度和地球平均半径计算得到二级游机关机时的速度，根据二级游机关机时的速度、零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量进行计算，得到二级游机关机时间；
6、根据航程、初始俯仰角、二级游机关机时间进行计算，得到零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率；
7、根据二级游机关机时间、零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率进行计算，得到二级俯仰角参数；
8、利用二级运载火箭的入轨点速度和目标轨道倾角计算发射方位角，根据二级游机关机时间、二级俯仰角参数、发射方位角、预先获取的一级俯仰角参数和二级主机关机时间进行入轨弹道设计。
9、在其中一个实施例中，根据一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量，包括：
10、根据一级推进剂质量计算零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量为
11、
12、其中，m0表示一级零攻角飞行结束时的质量，mfuel_1表示一级推进剂质量；
13、根据一级推进剂质量和一级结构质量计算二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量为
14、
15、其中，mtotle为总质量，mstruc_1为一级结构质量，p2z为二级发动机主机推力，psp_2z为二级发动机主机比冲，p2y为二级发动机游机推力，psp_2y为二级发动机游机比冲，tshut_2z为二级发动机主机关机时间，tshut_1为一级发动机关机时间；
16、根据一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量为
17、
18、其中，mfuel_2为二级推进剂质量。
19、在其中一个实施例中，利用目标轨道高度和地球平均半径计算得到二级游机关机时的速度，包括：
20、
21、其中，μe为地球引力常数，r0为地球平均半径，htaret为目标轨道高度。
22、在其中一个实施例中，根据二级游机关机时的速度、零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量进行计算，得到二级游机关机时间，包括：
23、根据二级游机关机时的速度、零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量进行计算，得到二级游机关机时间为
24、
25、其中，p1为一级发动机推力，tzeroend为零攻角飞行结束时间。
26、在其中一个实施例中，根据航程、初始俯仰角、二级游机关机时间进行计算，得到零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率，包括：
27、根据航程、初始俯仰角、二级游机关机时间进行计算，得到零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率为
28、
29、其中，l表示航程，r0为地球平均半径，为初始俯仰角，tzeroend为零攻角飞行结束时间，tshut_2y为二级游机关机时间。
30、在其中一个实施例中，根据航程、初始俯仰角、二级游机关机时间进行计算，得到第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率
31、
32、在其中一个实施例中，利用二级运载火箭的入轨点速度和目标轨道倾角计算发射方位角，包括：
33、利用二级运载火箭的入轨点速度和目标轨道倾角计算发射方位角为
34、
35、其中，vp_target表示入轨点速度，itarget表示目标轨道倾角，r0为地球平均半径，为初始俯仰角，表示发射点纬度，ωe表示地球自转角速度大小。
36、在其中一个实施例中，根据二级游机关机时间、零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率进行计算，得到二级俯仰角参数，包括：
37、根据二级游机关机时间、零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率进行计算，得到二级俯仰角参数为
38、
39、其中，为初始俯仰角，tshut_2z为二级主机关机时间，两参数作为已知的固化参数不做解算，tshut_2y为二级游机关机时间，k1为零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率，k2为第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率，tzeroend为零攻角飞行结束时间。
40、一种二级运载火箭直接入轨弹道设计装置，所述装置包括：
41、平均质量计算模块，用于获取目标轨道高度、一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量；根据一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算零攻角飞行结束至本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二级运载火箭直接入轨弹道设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用目标轨道高度和地球平均半径计算得到二级游机关机时的速度，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述二级游机关机时的速度、零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量进行计算，得到二级游机关机时间，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据航程、初始俯仰角、二级游机关机时间进行计算，得到零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述二级游机关机时间、零攻角飞行结束至第二级主机关机期间俯仰角变化率和第二级主机关机至第二级游机关机期间俯仰角变化率进行计算，得到二级俯仰角参数，包括：
9.一种二级运载火箭直接入轨弹道设计装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种二级运载火箭直接入轨弹道设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述一级推进剂质量、一级结构质量和二级推进剂质量计算零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用目标轨道高度和地球平均半径计算得到二级游机关机时的速度，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述二级游机关机时的速度、零攻角飞行结束至一级发动机关机期间的平均质量、二级发动机开机至二级主机关机期间的平均质量和二级主机关机至二级游机关机期间的平均质量进行计算，得到二级游机关机时间，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：梅昌明，牛智勇，李庆龙，高林涛，刘世勇，黄海兵，孙雪，张文瀚，周岳姣，梁武，孙艺华，邓喜文，
申请(专利权)人：长沙翔宇信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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