[發明專利]一種載人登月質量規模估算的方法與系統

有效

• 申請號: 201510362335.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105005643B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王曉慧;毛李恒;趙建文;李人杰
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術領域

本發明涉及一種載人登月質量規模估算的方法與系統，該方法與系統利用模塊化的思想構造載人登月飛行方案，并能夠快速地計算出所構造飛行方案的質量規模，屬于航天技術領域。

背景技術

二十一世紀上半葉，深空探測技術成為航天技術向高階段發展的關鍵技術，在此背景下，世界各國相繼發布了自己的深空探測計劃，從這些計劃中可以看出，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略制高點。

制定載人登月飛行方案是載人登月工程的基礎，不同的登月方案對應不同的質量規模。采用傳統方法估算載人登月質量規模時，需要先由各個分系統專業估算出本系統的質量，再由總體部門綜合論證得到總體的質量規模，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，建立一種計算效率高且具有通用性的質量規模估算方法十分有必要。

發明內容

1、目的

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

2、技術方案

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案。

(1)一種載人登月質量規模估算的方法，它包括以下幾個步驟：

步驟一：建立質量規模參考數據庫

所述質量規模參考數據庫由載人飛船和登月飛船各部件的質量、功能、功耗等參數組成，各參數之間是并列關系。該數據庫將為質量規模估算打下基礎。

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，二者屬于并列關系。

所述飛行器模塊化是指將載人飛船的推進艙、軌道艙、返回艙以及登月艙、火箭末級、推進飛行器第一、二、三級看作獨立的模塊，建立各個模塊的干重估算數學模型。各個模塊是并列關系，部分模塊之間存在參數耦合。

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階段的速度增量需求。

步驟三：飛行方案構造

所述飛行方案構造包括飛行器選取和飛行階段選取兩部分，二者在構造飛行方案時按順序執行，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飛行器對應的飛行階段，每個飛行器可以只對應一個飛行階段，也可對應多個飛行階段。

步驟四：質量規模求解

利用逆推法和數學迭代對質量規模進行估算。

所述逆推法是指利用后一階段的飛行器質量和速度增量需求，推出前一階段飛行器的質量。逆推法從飛行的最后一個階段開始，直到推出飛行器的發射質量為止。逆推過程建立在齊奧爾科夫斯基公式和質量規模參考數據庫的基礎上。

所述數學迭代是指飛行器各分系統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，需要通過數學迭代的方法實現。

(2)一種載人登月質量規模估算的系統，它包括信息參考模塊、飛行方案構造模塊和質量規模求解模塊三部分。其之間的關系是：三個模塊在進行質量規模估算時按順序執行，即先構造信息參考模塊，再執行飛行方案構造模塊，最后執行質量規模求解模塊。

所述信息參考模塊由質量規模參考數據庫子模塊、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系。該質量規模參考數據庫子模塊是飛行器各零部件信息的存儲空間，采用層次結構，它用于存儲載人飛船和登月飛船各部件的質量、功能、功耗等參數，為質量規模估算打下基礎；該飛行器子模塊是飛行器信息的存儲空間，它用于存儲各飛行器的名稱和對應的干重估算數學模型，包括的飛行器有推進艙、軌道艙、返回艙、登月艙、火箭末級、推進飛行器第一、二、三級等；該飛行階段子模塊是飛行階段信息的存儲空間，它用于存儲各飛行階段的名稱和對應的速度增量信息。