[发明专利]一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法

权利要求书

1.一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取无人机发射初始攻角；

(2)建立无人机发射角和火箭安装角的匹配关系；具体建立过程如下：

发射初始时刻：

无人机体轴X方向受力为：

无人机体轴Z方向受力为：

合外力的方向即为初始加速度和初始速度的方向，其与机体轴夹角即为初始攻角，即Fz/Fx＝tanα0，

因此，无人机发射角和火箭安装角的匹配关系为：

其中，F为火箭推力，mg为重力，T为发动机推力，为发动机安装角，均为已知量，θ为无人机发射角，δ为火箭安装角，α0为无人机的发射初始攻角；

(3)选取一系列的无人机发射角，根据步骤(2)中无人机发射角和火箭安装角的匹配关系，求取相应的火箭安装角，形成发射角和安装角的第一映射集合；

(4)对火箭安装角结构安装可行性判断，将第一映射集合中不满足承力要求的安装角和发射角进行剔除，获得发射角和安装角的第二映射集合；

(5)针对第二映射集合中的安装角和发射角进行计算，选取满足发射末速度要求的安装角和发射角，获得安装角和发射角的第三映射集合，即为最终适合无人机零长发射的发射参数集合。

2.根据权利要求1所述的一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对无人机的发射初始攻角选取过程为，由于无人机的发射攻角应在许用攻角之内，即

α_min≤α≤α_max

其中，α为人机的发射攻角，α_min为无人机的最小许用发射攻角，α_max为无人机的最小许用发射攻角；无人机的发射初始攻角需要距α_min和α_max均有一定的安全裕度，因此选取合适的无人机发射初始攻角为：

α₀＝(α_min+α_max)/2

其中，α₀为无人机的发射初始攻角。

3.根据权利要求1或2所述的一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法，其特征在于，所述步骤(3)中，无人机发射角的选取范围为θ∈[10°，30°]，其中θ为无人机发射角。

4.根据权利要求1或2所述的一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法，其特征在于，所述步骤(4)中，对火箭安装角结构安装可行性判断，是判断其对应的火箭安装点是否具备承受火箭推力的承力能力，无人机的火箭安装点的承力能力通过对无人机结构的静力学计算分析获得。

5.根据权利要求1或2所述的一种零长发射无人机发射参数的快速选取方法，其特征在于，所述步骤(5)中，满足发射末速度要求的安装角和发射角的选取过程为，

(5.1)建立六自由度动力学和运动学方程，具体如下：

其中，F_tx、F_ty、F_tz：合外力在体轴系X、Y、Z上的分量；M_x、M_y、M_z：合外力矩在体轴系X、Y、Z上的分量；V_xt、V_yt、V_zt：速度矢量在体轴系X、Y、Z上的分量；ω_x、ω_y、ω_z：绕X、Y、Z轴的角速度分量；Ix、Iy、Iz、Ixy：转动惯量和惯量积；地轴速度分量；θ、γ：俯仰角、偏航角、滚转角；α、β：攻角、侧滑角；

(5.2)求取无人机加速度，再对加速度按时间历程进行积分，计算得到无人机的发射末速度，

(5.3)将计算得到的发射末速度与零长发射无人机的要求发射末速度进行比较，即

f＝V_end-V₀

若f＞0，则满足零长发射无人机的发射末速度要求；若f≤0，则不满足零长发射无人机的发射末速度要求；

其中，V_end为计算得到的无人机的发射末速度，V₀为零长发射无人机的发射末速度要求；

(5.3)若是方案阶段，无人机的发射末速度则通过火箭燃烧持续时间计算，计算公式如下：

其中，F为火箭推力，mg为重力，T为发动机推力，为发动机安装角，均为已知量，m为无人机加火箭的质量，t为火箭燃烧持续时间。