[發明專利]空天飛行器并聯分離設計方法

在審

• 申請號: 202210019818.2
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114291292A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 王磊;湯繼斌;龍雙麗;王立寧;趙凌波;林敬周
• 申請（專利權）人: 北京空天技術研究所
• 主分類號: B64G1/14
• 分類號: B64G1/14;B64F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，包括如下步驟

根據總體方案設計所確定的分離馬赫數和高度，開展一級飛行器的CFD數值計算，選取一級飛行器升力為負值對應的攻角作為分離攻角；

設計一級飛行器和二級飛行器的相對位置，使得二級飛行器重力對一級飛行器力矩特性的影響和分離過程的氣動干擾最小；

根據分離攻角和馬赫數范圍內的一級、二級飛行器的激波系，開展匹配激波系的二級飛行器頭部外形設計；

采用數值計算方法確定一級、二級飛行器的升降舵預置舵偏角，使得一級飛行器和二級飛行器安全分離并且姿態變化范圍較小。

2.根據權利要求1所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述分離攻角為-4～0度。

3.根據權利要求1所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述一級飛行器和二級飛行器的相對位置設計具體為：所述一級飛行器與二級飛行器的質心位置在豎直方向偏差范圍不超過一級飛行器全長的5％，所述一級飛行器與二級飛行器在豎直方向預留解鎖機構的安裝空間。

4.根據權利要求3所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述一級飛行器與二級飛行器的質心位置在豎直方向重合，所述一級飛行器與二級飛行器在豎直方向距離為50mm。

5.根據權利要求1所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述二級飛行器頭部外形設計包括如下步驟

根據分離攻角、馬赫數范圍內一級飛行器背部激波始終位于二級飛行器頭部頂點下方，確定頭部頂點高度；

沿飛行剖面重新評估二級飛行器頭部熱環境，結合熱防護要求確定二級飛行器的頭部倒圓半徑；

二級飛行器頭部母線采用指數型、馮卡門型或者拋物線線型曲線進行設計。

6.根據權利要求5所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述頭部倒圓半徑確定方法如下

式中，q為駐點熱流，R_N為駐點的倒圓半徑。

7.根據權利要求5所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，二級飛行器頭部母線采用指數型曲線設計

式中，x為長度方向的距離；L為曲線段理論長度；R_d為曲線段最大半徑；n為指數。

8.根據權利要求7所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，R_d是各母線對應等效旋成體半徑，指數n取值范圍為0.6至0.75。

9.根據權利要求1所述的空天飛行器并聯分離設計方法，其特征在于，所述確定一級、二級飛行器的升降舵預置舵偏角的具體方法為：采用CFD數值計算方法開展并聯分離預測，根據計算結果反復修正一級升降舵偏和二級升降舵偏，首先確保一級飛行器和二級飛行器可以安全分離，其次確保安全分離后一級和二級姿態變化平穩，姿態變化不超過10度，并且二級應為正攻角。