[發明專利]一種月球天梯總體方案綜合評價方法

在審

• 申請號: 201710531390.9
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107423849A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 王曉慧;毛李恒;張海征;張昊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06
• 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

本發明涉及一種月球天梯總體方案綜合評價方法，可以對月球天梯總體方案進行高效、準確、全面的評價，屬于航天技術領域。

背景技術

月球天梯是一種新型的地月間運輸系統，由于其具有運載成本低、運載能力大、可連續運行等優點，在未來很可能取代運載火箭用于地月間貨物和人員的運輸。

目前已有很多科研人員對月球天梯總體方案開展過研究，具體研究內容包括月球天梯的結構、建造方法、動力學與控制等，但是目前還沒有人對月球天梯總體方案開展過定量化的綜合評價。由于月球天梯總體方案眾多，每種方案又涉及很多指標，人為很難直接確定最優方案，因此，建立一種高效、準確、全面的月球天梯總體方案綜合評價方法是十分有必要的，可以為未來月球天梯的建造和運行提供參考。

發明內容

1、目的

本發明的目的是提供一種月球天梯總體方案綜合評價方法，以高效、準確、全面地對月球天梯總體方案開展定量評價，為月球天梯的建造和運行提供參考。

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。

本發明一種月球天梯總體方案綜合評價方法，它包括以下幾個步驟：

步驟一：建立月球天梯總體參數計算模型

所述月球天梯總體參數計算模型由質量規模計算子模型、年運載能力計算子模型、建造時間計算子模型和建造成本計算子模型四部分組成；

其中，質量規模計算子模型和年運載能力計算子模型是并列關系，建造時間計算子模型和建造成本計算子模型是并列關系，建造時間計算子模型和建造成本計算子模型依賴質量規模計算子模型得到的計算結果；四個子模型確定的四個總體參數即為月球天梯總體方案綜合評價的評價指標；

該質量規模計算子模型、年運載能力計算子模型、建造時間計算子模型和建造成本計算子模型的情況分別介紹如下：

所述質量規模計算子模型通過受力分析得到月球天梯的受力平衡方程，通過對平衡方程的求解可得到月球天梯的質量規模；

所述年運載能力計算子模型以攀爬器個數、攀爬器運載能力、攀爬器運行速度以及運載高度為輸入參數，計算求解月球天梯每年能運載的貨物的質量；

所述建造時間計算子模型以質量規模計算子模型輸出的月球天梯質量規模為輸入參數，計算求解建造月球天梯所需的時間；

所述建造成本計算子模型以質量規模計算子模型輸出的月球天梯質量規模為輸入參數，計算求解建造月球天梯所需的金錢成本；

步驟二：建立綜合評價模型

所述綜合評價模型由層次分析法和灰色綜合評價法兩部分組成，二者屬于并列關系；

該層次分析法為通用方法，在本發明中用于確定各個評價指標的權重系數；

該灰色綜合評價法為通用方法，在本發明中用于確定各個評價指標相對于最優指標的關聯度；

步驟三：計算月球天梯總體方案綜合得分

所述計算月球天梯總體方案綜合得分就是利用步驟二中確定的權重系數和關聯度，求得每種月球天梯總體方案的綜合得分；

其中，在步驟一中所述的“建立月球天梯總體參數計算模型”，其建立的過程如下：

質量規模計算子模型建立過程：首先確定月球天梯纜繩和配重在太空中的受力情況，纜繩和配重總共受到4個力的作用，分別是地球引力、月球引力、離心力和纜繩張力，然后建立受力平衡方程，最后通過對平衡方程的求解可以得到纜繩質量和配重質量，將二者相加即為月球天梯質量規模；

年運載能力計算子模型建立過程：首先確定攀爬器個數，然后確定攀爬器運行速度和運載高度并求得單次往返時間，最后根據攀爬器個數和單次往返時間求得月球天梯年運載能力；

建造時間計算子模型建立過程：首先利用質量規模計算子模型求得的配重質量，然后確定用于建造月球天梯的攀爬器的個數、運載能力和運行速度，最后求得建造月球天梯所需的時間；

建造成本計算子模型建立過程：首先利用質量規模計算子模型求得月球天梯纜繩質量，然后根據纜繩質量、纜繩材料制造成本和運輸成本求得建造月球天梯所需的金錢成本；

其中，在步驟二中所述的“建立綜合評價模型”，其建立的過程如下：

首先確定各個評價指標的相對重要性，然后利用層次分析法求得各個評價指標的權重系數；然后利用灰色綜合評價法確定各個評價指標與最優指標之間的關聯度；

其中，在步驟三中所述的“計算月球天梯總體方案綜合得分”，其計算的作法如下：

將步驟二中求得的權重系數和關聯度相乘得到每個指標的綜合得分，然后將所有指標的綜合得分相加就得到了月球天梯總體方案綜合得分；