[发明专利]一种基于耦合质量的液体推进剂动力学模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于耦合质量的液体推进剂动力学模拟方法，特别是涉及一种运载火箭和液体导弹等效梁模型液体推进剂质量模拟方法。

背景技术

液体火箭中推进剂可占全箭起飞时总重的90％左右。液体推进剂对火箭横向、纵向、扭转作用效果与固体结构（包括固体推进剂）不同，其动力学模拟技术一直是火箭结构动力学建模的重点和难点。液体推进剂与贮箱的液固耦合作用会降低火箭结构振动频率。

随着火箭运载能力提高、助推器长度不断增加，捆绑火箭的纵向、横向、扭转耦合模态越来越突出。以往火箭结构动力学分析过程中，横向分析采用梁模型、纵向分析采用弹簧-质量模型，无法反映捆绑火箭纵向与横向、纵向与扭转模态之间耦合效应的问题。如我国首次载人飞行试中遇到的8Hz现象，就是典型的火箭纵向、横向、扭转动力学耦合问题，主要表现了芯级以纵向、扭转为主、而助推器主要表现为横向为主。因此亟需提供一种新型的基于耦合质量的液体推进剂动力学模拟方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高了火箭结构动特性分析的精度的基于耦合质量的液体推进剂动力学模拟方法。

为解决上述技术问题，本发明一种基于耦合质量的液体推进剂动力学模拟方法，依次包括以下步骤：

第一步、采集火箭贮箱的结构参数，包括贮箱容积、贮箱上底和下底几何形状和尺寸信息、贮箱筒段高度和直径；采集贮箱中推进剂的密度信息；

采集总体原始数据，根据总体原始数据得到贮箱的分站信息；根据分站信息得到贮箱节点和贮箱节点对应的质量单元；

采集弹道数据，根据弹道数据得到某飞行时刻的推进剂质量；

第二步、根据推进剂质量和推进剂的密度信息，得到推进剂体积；根据火箭贮箱的结构参数，得到推进剂的液位高度；

第三步、根据推进剂的液位高度，将推进剂分配在贮箱的节点对应坐标上；

第四步、根据贮箱每个节点分配到的推进剂质量，得到推进剂单元耦合质量矩阵；

当节点位于贮箱筒段位置时，其耦合质量矩阵

Mfe=0mfe0mfe0000;]]>

式中：为所述节点分配到的推进剂质量；

当节点位于贮箱下底位置时，其耦合质量矩阵