[發明專利]多級運載航天器分離可靠性仿真平臺

有效

• 申請號: 201810199469.0
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108516104B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李海陽;周晚萌;黃悅琛;黃峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64G1/00
• 分類號: B64G1/00;G06F30/15
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 董惠文

1.一種多級運載航天器分離可靠性仿真平臺，其特征在于：所述多級運載航天器包括上面級和下面級，仿真平臺包括試驗參數設置子系統、分離動力學仿真子系統和可靠性分析子系統：

試驗參數設置子系統作為仿真平臺的底層，通過讀取標準參數設置文件進行隨機試驗參數的配置并利用界面調整修改部分參數；試驗參數設置子系統包括仿真參數設置模塊、動力學參數設置模塊、載荷參數設置模塊、氣動配置模塊、偏差配置單元以及可靠性分析參數配置模塊，仿真參數設置模塊用于配置仿真時間、積分步長、仿真試驗次數；動力學參數設置模塊包括設置組合體質心初始位置、初始速度、初始姿態角、初始姿態角速度,設置上面級、下面級各自的質量、轉動慣量和在分離坐標系中各自質心的位置矢量；載荷參數設置模塊包括設置發動機安裝位置、安裝角、推力差值文件路徑，增減反推火箭個數并設置每個反推火箭的安裝位置、安裝角、推力差值文件路徑，增減分離接頭并設置每個分離接頭的在分離坐標系下的位置、分離拉脫阻力的作用距離范圍、拉脫阻力的系數，設置固定鎖或導向銷的分離模式，其中導向銷分離模式還要設置導向銷的安裝位置、剛度系數和阻尼系數；氣動配置模塊包括設置上面級、下面級和組合體的特征面積、特征長度和壓心系數、軸向力系數、法向力系數、橫向力系數、風場參數的差值文件路徑；偏差配置單元載入偏差分布類型和對應分布的參數，為多次仿真試驗中分離動力學仿真子系統的輸入參數提供偏差參數；可靠性分析參數配置模塊用于設置可靠性判據、極限安全距離、特征點對位置；其中特征點對設置有多組，用于多級運載航天器分離可靠性評估；多組特征點對是指由用戶在上面級和下面級間設置的多組特征點對，任一組特征點對均由位于多級運載航天器其上面級上的任意一點以及位于多級運載航天器其下面級上的任意一點組成；

分離動力學仿真子系統建立多級運載航天器運動仿真模型按三個階段對多級運載航天器進行分離動力學仿真：仿真初始階段，多級運載航天器的上面級和下面級未分離，在發動機推力、空氣動力和地球引力作用下，以組合體的形式進行二體運動；多級運載航天器的上面級和下面級開始分離后，多級運載航天器的上面級以及下面級受到發動機推力、空氣動力和地球引力作用，還受到分離機構的約束內力，上面級和下面級各自進行受約束的二體運動；多級運載航天器的上面級以及下面級完全分離后，分離機構的約束內力消失，上面級和下面級按二體自由運動飛行；

利用分離動力學仿真子系統多次仿真，獲得多次仿真試驗過程中分離階段各組特征點對中上、下面級特征點間的距離；

可靠性分析子系統，根據分離動力學仿真子系統多次仿真過程中換算得到的分離階段各組特征點對中上、下面級特征點間的距離，統計分析整個分離階段中各組特征點對中上、下面級特征點間距離的最大值、最小值和平均值以及分離的可靠性和顯著性水平。

2.根據權利要求1所述的多級運載航天器分離可靠性仿真平臺，其特征在于：分離動力學仿真子系統包括多級運載航天器動力學仿真模塊、上面級航天器動力學仿真模塊和下面級動力學仿真模塊，在仿真初始階段，建立組合體運動仿真模型對該階段的多級運載航天器進行運動仿真；在多級運載航天器的分離階段以及上面級和下面級完全分離后的自由運動階段，建立上面級運動仿真模型、下面級運動仿真模型分別對這兩個階段的上面級、下面級進行運動仿真；由上面級運動仿真模型、下面級運動仿真模型和組合體運動仿真模型實時計算到上面級和下面級質心的位置、速度以及各自的姿態角；通過試驗參數設置子系統設置的多組特征點對中上、下面級特征點相對于各自質心的位置，實時換算出分離階段各組特征點對中上、下面級特征點間的距離。