[发明专利]一种运载火箭一维分布载荷细化重构方法

说明书

一种运载火箭一维分布载荷细化重构方法，涉及运载火箭载荷计算，将运载火箭一维分布的原始载荷分配至细化后的重构载荷坐标点上，利用预设权重计算重构载荷力，并通过验证保证了载荷合力和合力矩的等效，解决了因重构载荷点与原始载荷点重合或较为接近时计算误差过大的问题，鲁棒性好，适合工程应用。

技术领域

本发明涉及一种运载火箭一维分布载荷细化重构方法，属于运载火箭载荷设计领域。

背景技术

对于运载火箭等细长体飞行器，需要计算其气动载荷沿轴向的分布，而气动载荷通常是离散数据，数据点的坐标分布不均匀，其位置也与期望的载荷关注位置不吻合，不利于进行载荷分析，因此需要进行载荷的重构。现有的载荷转换方法中，当目标点与原始点重合或十分接近时，则会出现方程奇异，导致数值计算错误。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，因重构载荷点与原始载荷点重合或较为接近导致的计算误差问题，提出了一种运载火箭一维分布载荷细化重构方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种运载火箭一维分布载荷细化重构方法，步骤如下：

(1)获取运载火箭上原始载荷坐标点及对应的载荷参数，确定重构载荷坐标点，并计算单个原始载荷坐标点分配到单个重构载荷坐标点对应的重构载荷力；

(2)计算每个重构载荷坐标点对应的总载荷；

(3)对步骤(1)所得重构载荷坐标点进行合力及合力矩等效关系验证，若通过验证则重构载荷坐标点可用，否则返回步骤(1)调整重构载荷坐标点数量和具体坐标位置，并重新获取各重构载荷坐标点对应的重构载荷力。

所述载荷参数为原始载荷坐标点对应载荷力，所述单个原始载荷坐标点分配到单个重构载荷坐标点对应的的重构载荷力的计算方法为：

将单个原始载荷坐标点对应载荷力按预设权重分配至单个重构载荷坐标点上，所述预设权重与重构载荷坐标点至原始载荷坐标点距离相关。

所述单个原始载荷坐标点分配到单个重构载荷坐标点对应的的重构载荷力的计算方法具体步骤为：

(a)计算载荷P_i的分配特征参数λ_i、λ_xi，具体公式如下：

L_i,j＝|x_j-x_i|

式中，L_i,j为重构载荷坐标点至原始载荷坐标点距离，为重构载荷坐标点至原始载荷坐标点相对坐标，α_j、β_j为载荷分配权重调节因子，α_j∈[0.5,1.5]，β_j∈[1，5]，i为原始载荷坐标点，x_i为原始载荷坐标点具体坐标，P_i为原始载荷坐标点对应载荷力，j为重构载荷坐标点，x_j为重构载荷坐标点具体坐标；

(b)计算原始载荷坐标点i分配到重构载荷坐标点j对应的重构载荷力，具体公式如下：

式中，P_i,j为原始载荷坐标点i分配到重构载荷坐标点j对应的重构载荷力。

所述步骤(2)中，单个重构载荷坐标点j对应的总载荷计算方法如下：

式中，m为原始载荷坐标点个数。

所述步骤(3)中，合力及合力矩等效关系验证具体为：