[發明專利]一種火箭氣動力系數天地差異修正方法

有效

• 申請號: 202211125433.0
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115204063B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 何磊;張天姣;錢煒祺;張顯才;周宇;邵元培
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心計算空氣動力研究所
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N3/12;G01M9/08;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明屬于風洞試驗技術領域，公開了一種火箭氣動力系數天地差異修正方法。該方法首先獲取火箭歷史數據的氣動力系數樣本；其次，計算歷史數據氣動力系數天地差異量，并構建樣本集；然后，采用交叉校驗方法和非線性優化算法計算懲罰因子和核函數半徑兩個參數的值；接下來，計算模型待定系數；最后，計算火箭待預測氣動力系數的修正值。該方法為基于數據驅動的火箭氣動力系數天地差異修正方法，通過構建歷史數據樣本集對修正模型關鍵參數進行訓練優化，充分挖掘運用了前期飛行試驗數據中蘊含的規律，具有較高精度，特別適用于軸對稱構型的制導火箭使用，可為火箭氣動外形設計和控制系統設計等提供技術支撐，具有較高的工程應用價值。

技術領域

本發明涉及屬于風洞試驗技術領域，涉及飛行器氣動數據的分析處理，具體涉及一種火箭氣動力系數天地差異修正方法。

背景技術

獲取飛行器氣動力系數主要有數值模擬、風洞試驗和飛行試驗三種手段，其中數值模擬和風洞試驗是獲得飛行器氣動特性地面試驗結果的手段，飛行試驗在真實飛行條件下進行，通過測量飛行器過載、角速率、彈道等運動參數來辨識飛行器的氣動力系數。由于飛行試驗和地面試驗條件的不同，以及地面試驗模型的不盡完善，會使得飛行器的氣動力系數地面試驗結果與飛行試驗結果存在一定差異，通常稱為天地差異。該差異的存在會影響飛行器的飛行性能。

從現有的火箭類飛行器飛行試驗結果來看，飛行試驗測得的配平舵偏與地面試驗結果之間通常存在2°~4°的差異，對火箭的射程和機動性均有一定的影響，這一差異正是由于火箭氣動力系數的天地差異造成的，這就要求對火箭氣動力系數天地差異進行修正，以有效地提高火箭的飛行性能。

現有技術中主要基于理論分析或數值計算方法來獲取天地差異，效率不高，為此，需要加強對火箭氣動力系數天地差異修正技術的研究。

當前，亟需發展一種火箭氣動力系數天地差異修正方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種火箭氣動力系數天地差異修正方法。

本發明的火箭氣動力系數天地差異修正方法，包括以下步驟：

S10.獲取火箭歷史數據氣動力系數樣本；

火箭歷史數據氣動力系數樣本包括火箭的飛行狀態集合X=、火箭地面試驗氣動力系數集合和火箭飛行試驗氣動力系數集合；

火箭的飛行狀態集合X是多維向量，表示氣動力系數樣本總個數，向量()表示火箭第個飛行狀態，元素包括馬赫數Mach、攻角α和舵偏角δe相關參數；

火箭地面試驗氣動力系數集合中的()表示對應的地面試驗氣動力系數，直接通過數值模擬或風洞試驗數據庫獲??；

火箭飛行試驗氣動力系數集合中的()表示對應的飛行試驗氣動力系數，通過對火箭飛行過程中的過載、姿態角、角速率相關參數進行氣動參數辨識計算得到；

S20.計算火箭歷史數據氣動力系數天地差異量；

火箭歷史數據的氣動力系數天地差異集合，，()表示對應的氣動力系數天地差異量；

S30.構建火箭氣動力系數總樣本集和子樣本集；

構建火箭氣動力系數總樣本集{X，Y}，并采用等間隔抽樣方法，將總樣本集分為個子樣本集；

S40.設置并計算懲罰因子和核函數半徑；

設置懲罰因子和核函數半徑δ的初始值和值區間，并采用非線性優化算法計算懲罰因子和核函數半徑δ的值，計算過程中，以交叉校驗誤差f最小化為優化目標；

S50.計算模型待定系數；

計算模型待定系數b和的值為：