电磁发射火箭弹道优化方法技术

本发明专利技术公开了一种电磁发射火箭弹道优化方法，包括：S100确定多个初始弹道倾角；S102弹道计算；S104是否满足入轨条件，是转S106，否转S118；S106是否满足过载约束条件，是转S108，否转S118；S108计算多个目标函数输出值；S110判断相邻两次计算的目标函数输出值之差是否小于预定差值，是转S112；S112针对最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角，判断最大动压是否不大于预定动压及最大动压与攻角的乘积是否不大于预定乘积，是转S114，否转S116；S114将最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角确定为最优初始发射倾角；S116针对其余初始弹道倾角，依次执行与S112同样的判断，直至判断结果为是将该判断结果对应的初始弹道倾角确定为最优初始发射倾角；S118调整其他火箭相关参数，返回S102。返回S102。返回S102。

【技术实现步骤摘要】
电磁发射火箭弹道优化方法


[0001]本专利技术涉及飞行器弹道设计
，尤其涉及一种电磁发射火箭弹道优化方法。

技术介绍

[0002]现有火箭大多采用地面垂直发射方式，火箭初始速度为0，初始弹道倾角为90
°
。地面垂直发射火箭的弹道设计较为成熟，一般是先进行一段垂直飞行，然后进入程序转弯，之后保持攻角在零附近，火箭在重力作用下进行飞行入轨。
[0003]现有技术下，30吨级的固体运载火箭，针对500km太阳同步轨道的运载能力分别为：“快舟一号甲”：220kg；“捷龙一号”：200kg；“双曲线一号”：260kg。可以看出，地面垂直发射的火箭运载能力基本相当，弹道优化带来的收益比较有限。因此需要一种能够在不大幅提升起飞质量的前提下增加有效载荷的电磁发射火箭的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电磁发射火箭弹道优化方法，能够解决现有技术中的技术问题。
[0005]本专利技术提供了一种电磁发射火箭弹道优化方法，其中，该方法包括：
[0006]S100，在初始弹道倾角范围内以预定间隔确定多个初始弹道倾角；
[0007]S102，针对多个初始弹道倾角，根据初始速度、初始高度和其他火箭相关参数进行弹道计算，得到每个初始弹道倾角对应的入轨有效载荷质量、每个初始弹道倾角对应的动压、每个初始弹道倾角对应的动压与攻角的乘积、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的轨道高度、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的速度和每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的弹道倾角；
[0008]S104，判断每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的轨道高度、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的速度和每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的弹道倾角是否满足入轨条件，如果是，转至S106，否则，转至S118；
[0009]S106，判断每个初始弹道倾角对应的火箭过载是否满足过载约束条件，如果是，转至S108，否则，转至S118；
[0010]S108，针对多个初始弹道倾角，根据目标函数计算多个目标函数输出值，其中，所述目标函数为α为攻角，为m
z
入轨有效载荷质量，k1和k2为权重因子，J为目标函数输出值；
[0011]S110，判断多个目标函数输出值中相邻两次计算的目标函数输出值之差是否小于预定差值，如果是，转至S112；
[0012]S112，针对最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角，判断其飞行全程最大动压是否不大于预定动压以及最大动压与攻角的乘积是否不大于预定乘积，如果是，转至S114，否则，转至S116；
[0013]S114，将最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角确定为最优初始发射倾角；
[0014]S116，针对最大入轨有效载荷质量以外的其余入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角，依次执行与S112同样的判断，直至判断结果为是时将该判断结果对应的初始弹道倾角确定为最优初始发射倾角；
[0015]S118，调整其他火箭相关参数，并返回S102。
[0016]优选地，该方法还包括：
[0017]在多个目标函数输出值中相邻两次计算的目标函数输出值之差不小于预定差值的情况下，判断当前迭代次数是否小于预定迭代次数最大值，如果是，返回S108，否则结束。
[0018]优选地，判断每个初始弹道倾角对应的火箭过载是否满足过载约束条件包括：
[0019]将每个初始弹道倾角对应的火箭轴向过载与预定轴向过载进行比较；
[0020]将每个初始弹道倾角对应的火箭横向过载与预定横向过载进行比较；
[0021]如果对应的火箭轴向过载不大于预定轴向过载且对应的火箭横向过载不大于预定横向过载，则判断对应的火箭过载满足过载约束条件，否则不满足过载约束条件。
[0022]优选地，初始弹道倾角范围为30
°
～90
°
，预定间隔为5
°
或10
°
。
[0023]优选地，其他火箭相关参数包括一级有动力段的最大攻角、一级有动力段攻角变化率、二级有动力段最大攻角、二级有动力段攻角变化率、三级有动力段最大攻角、三级有动力段攻角变化率和滑行时间。
[0024]通过上述技术方案，利用电磁推进技术可以为火箭提供较大的初速度，通过优化初始发射弹道倾角，可使电磁发射火箭的飞行弹道更加优化，从而实现运载能力增加。
附图说明
[0025]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1示出了根据本专利技术实施例的一种电磁发射火箭弹道优化方法的流程图；
[0027]图2示出了根据本专利技术实施例的入轨有效载荷质量对比示意图。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0030]除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0031]图1示出了根据本专利技术实施例的一种电磁发射火箭弹道优化方法的流程图。
[0032]其中，在本专利技术中，可以利用电磁推进技术为火箭提供较大的初速度，实现火箭的电磁发射；而初始弹道倾角可以通过改变轨道角度实现。以30吨级固体运载火箭为载体为例，可以以使火箭入轨有效载荷质量达到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁发射火箭弹道优化方法，其特征在于，该方法包括：S100，在初始弹道倾角范围内以预定间隔确定多个初始弹道倾角；S102，针对多个初始弹道倾角，根据初始速度、初始高度和其他火箭相关参数进行弹道计算，得到每个初始弹道倾角对应的入轨有效载荷质量、每个初始弹道倾角对应的动压、每个初始弹道倾角对应的动压与攻角的乘积、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的轨道高度、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的速度和每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的弹道倾角；S104，判断每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的轨道高度、每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的速度和每个初始弹道倾角对应的入轨点位置火箭的弹道倾角是否满足入轨条件，如果是，转至S106，否则，转至S118；S106，判断每个初始弹道倾角对应的火箭过载是否满足过载约束条件，如果是，转至S108，否则，转至S118；S108，针对多个初始弹道倾角，根据目标函数计算多个目标函数输出值，其中，所述目标函数为α为攻角，为m
z
入轨有效载荷质量，k1和k2为权重因子，J为目标函数输出值；S110，判断多个目标函数输出值中相邻两次计算的目标函数输出值之差是否小于预定差值，如果是，转至S112；S112，针对最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角，判断其飞行全程最大动压是否不大于预定动压以及最大动压与攻角的乘积是否不大于预定乘积，如果是，转至S114，否则，转至S116；S114，将最大入轨有效载荷质量对应的初始弹道倾角确定为最优初始发射倾角；S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳清，韩树春，符晓亚，翟茂春，谭浩，邹玲，龚珺，高文轶，潘念侨，周长斌，董浩，
申请(专利权)人：中国航天科工飞航技术研究院中国航天海鹰机电技术研究院，
类型：发明
国别省市：