[發(fā)明專利]一種載人登月質(zhì)量規(guī)模估算的方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510362335.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN105005643B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉慧;毛李恒;趙建文;李人杰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種載人登月質(zhì)量規(guī)模估算的方法與系統(tǒng)，該方法與系統(tǒng)利用模塊化的思想構(gòu)造載人登月飛行方案，并能夠快速地計(jì)算出所構(gòu)造飛行方案的質(zhì)量規(guī)模，屬于航天技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二十一世紀(jì)上半葉，深空探測技術(shù)成為航天技術(shù)向高階段發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，在此背景下，世界各國相繼發(fā)布了自己的深空探測計(jì)劃，從這些計(jì)劃中可以看出，月球探測是十分重要的一步，而載人登月很可能成為各國搶占深空探測的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

制定載人登月飛行方案是載人登月工程的基礎(chǔ)，不同的登月方案對應(yīng)不同的質(zhì)量規(guī)模。采用傳統(tǒng)方法估算載人登月質(zhì)量規(guī)模時(shí)，需要先由各個(gè)分系統(tǒng)專業(yè)估算出本系統(tǒng)的質(zhì)量，再由總體部門綜合論證得到總體的質(zhì)量規(guī)模，這種方法工作量大，工作效率低，而且方法不具有通用性，即對新提出的飛行方案，所有工作都得從頭開始。因此，建立一種計(jì)算效率高且具有通用性的質(zhì)量規(guī)模估算方法十分有必要。

發(fā)明內(nèi)容

1、目的

本發(fā)明的目的是提供一種載人登月質(zhì)量規(guī)模估算的方法與系統(tǒng)，以克服傳統(tǒng)方法工作量大、效率低、適用對象單一等缺點(diǎn)。

2、技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

(1)一種載人登月質(zhì)量規(guī)模估算的方法，它包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：建立質(zhì)量規(guī)模參考數(shù)據(jù)庫

所述質(zhì)量規(guī)模參考數(shù)據(jù)庫由載人飛船和登月飛船各部件的質(zhì)量、功能、功耗等參數(shù)組成，各參數(shù)之間是并列關(guān)系。該數(shù)據(jù)庫將為質(zhì)量規(guī)模估算打下基礎(chǔ)。

步驟二：飛行器與飛行過程模塊化

所述飛行器與飛行過程模塊化包含飛行器模塊化和飛行過程模塊化兩部分，二者屬于并列關(guān)系。

所述飛行器模塊化是指將載人飛船的推進(jìn)艙、軌道艙、返回艙以及登月艙、火箭末級、推進(jìn)飛行器第一、二、三級看作獨(dú)立的模塊，建立各個(gè)模塊的干重估算數(shù)學(xué)模型。各個(gè)模塊是并列關(guān)系，部分模塊之間存在參數(shù)耦合。

所述飛行過程模塊化是指將飛行過程劃分為一系列飛行階段，不同的飛行方案包含的飛行階段不同。飛行階段模塊化還要明確各個(gè)階段的速度增量需求。

步驟三：飛行方案構(gòu)造

所述飛行方案構(gòu)造包括飛行器選取和飛行階段選取兩部分，二者在構(gòu)造飛行方案時(shí)按順序執(zhí)行，即先選擇飛行器，再選擇飛行階段。

所述飛行器選取即選擇經(jīng)步驟二模塊化后的飛行器，可以全選，也可以部分選擇，具體選擇應(yīng)由該方法的使用者決定。選擇某一飛行器模塊后，這一模塊對應(yīng)的干重估算模型也就唯一確定。

所述飛行階段選取即選擇每個(gè)飛行器對應(yīng)的飛行階段，每個(gè)飛行器可以只對應(yīng)一個(gè)飛行階段，也可對應(yīng)多個(gè)飛行階段。

步驟四：質(zhì)量規(guī)模求解

利用逆推法和數(shù)學(xué)迭代對質(zhì)量規(guī)模進(jìn)行估算。

所述逆推法是指利用后一階段的飛行器質(zhì)量和速度增量需求，推出前一階段飛行器的質(zhì)量。逆推法從飛行的最后一個(gè)階段開始，直到推出飛行器的發(fā)射質(zhì)量為止。逆推過程建立在齊奧爾科夫斯基公式和質(zhì)量規(guī)模參考數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上。

所述數(shù)學(xué)迭代是指飛行器各分系統(tǒng)及飛行各階段之間存在耦合變量，這些耦合變量無法直接求解，需要通過數(shù)學(xué)迭代的方法實(shí)現(xiàn)。

(2)一種載人登月質(zhì)量規(guī)模估算的系統(tǒng)，它包括信息參考模塊、飛行方案構(gòu)造模塊和質(zhì)量規(guī)模求解模塊三部分。其之間的關(guān)系是：三個(gè)模塊在進(jìn)行質(zhì)量規(guī)模估算時(shí)按順序執(zhí)行，即先構(gòu)造信息參考模塊，再執(zhí)行飛行方案構(gòu)造模塊，最后執(zhí)行質(zhì)量規(guī)模求解模塊。

所述信息參考模塊由質(zhì)量規(guī)模參考數(shù)據(jù)庫子模塊、飛行器子模塊和飛行階段子模塊三部分組成，各子模塊之間是并列關(guān)系。該質(zhì)量規(guī)模參考數(shù)據(jù)庫子模塊是飛行器各零部件信息的存儲(chǔ)空間，采用層次結(jié)構(gòu)，它用于存儲(chǔ)載人飛船和登月飛船各部件的質(zhì)量、功能、功耗等參數(shù)，為質(zhì)量規(guī)模估算打下基礎(chǔ)；該飛行器子模塊是飛行器信息的存儲(chǔ)空間，它用于存儲(chǔ)各飛行器的名稱和對應(yīng)的干重估算數(shù)學(xué)模型，包括的飛行器有推進(jìn)艙、軌道艙、返回艙、登月艙、火箭末級、推進(jìn)飛行器第一、二、三級等；該飛行階段子模塊是飛行階段信息的存儲(chǔ)空間，它用于存儲(chǔ)各飛行階段的名稱和對應(yīng)的速度增量信息。