本发明专利技术公开了气缸分离系统设计方法、装置及计算机装置和存储介质，属于航天装备领域，包括确定被推物体的质心；以被推物体的质心为坐标原点建立三维坐标系；设定若干个分离气缸在三维坐标系中的坐标点；计算各分离气缸在实际分离方向上推力之和；计算各分离气缸相对于质心的力矩之和；根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计。本发明专利技术能够实现气缸分离系统的优化设计，提高气缸分离系统的稳定性，降低生产成本。降低生产成本。降低生产成本。
【技术实现步骤摘要】
气缸分离系统设计方法、装置及计算机装置和存储介质
[0001]本专利技术涉及航天装备领域，特别涉及气缸分离系统设计方法、装置及计算机装置和存储介质。
技术介绍
[0002]随着科技的不断进步，运载火箭作为运载工具正从一次性使用阶段向多次重复使用阶段迈进。为了实现运载火箭的多次重复使用，需要对运载火箭的分离子级箭体进行回收。
[0003]对于分离子级回收复用式的运载火箭而言，在保证运载火箭飞行安全性和可靠性的前提下，应尽量减少整个飞行任务期间对运载火箭分离子级结构、姿态等造成的不良影响。为避免级间分离对分离子级的热流冲击，分离子级回收复用式的运载火箭的级间分离应采用冷分离。目前，国内运载火箭冷分离采用的冲量装置一般为固体小火箭。
[0004]固体小火箭固连于分离子级箭体，分离过程中固体小火箭的点火工作产生的反向推力使分离子级箭体脱离上面级箭体。固体小火箭属于火工品，其能量集中，分离过程中固体小火箭的热流会严重冲刷分离子级箭体，这会严重影响分离子级箭体回收后的重复使用。
[0005]现有申请号为202021439726.2的中国技术专利公开一种自贮气分离气缸及多级飞行器，能够依靠自贮气分离气缸实现芯级间的分离，但是分离气缸数量以及位置对芯级间的分离具有较大影响，其位置及推力的合理分配，能够直接影响芯级间的分离效果，若分离气缸位置及推力设置不合理，容易造成火箭芯级件分离时的不稳定，同时可能会造成被分离母体发生偏移，影响火箭的飞行路径。
[0006]有鉴于此，实有必要提供一种新的技术方案以解决上述问题。
技术实现思路
[0007]为解决上述技术问题，本申请提供一种气缸分离系统设计方法、装置及计算机装置和存储介质，能够实现气缸分离系统的优化设计，提高气缸分离系统的稳定性，降低生产成本。
[0008]气缸分离系统设计方法，包括：确定被推物体的质心；以被推物体的质心为坐标原点建立三维坐标系；设定若干个分离气缸在三维坐标系中的坐标点；计算各分离气缸在实际分离方向上推力之和；计算各分离气缸相对于质心的力矩之和；根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计；其中，在确定气缸分离系统的设计参数时，以分离气缸在实际分离方向上推力之和、各分离气缸相对于质心的力矩之和以及分离气缸的额定气压作为输入条件来进行设计
参数之间关系的确定。
[0009]优选的，所述根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计时，分离气缸在实际分离方向上推力之和满足以下条件：，式中，为安全系数，可以根据多次实验或经验获取；为分离气缸在实际分离方向上的最小设计分离推力，为第n个分离气缸在实际分离方向上的推力。
[0010]优选的，，式中，为第n个分离气缸的推力，为第n个分离气缸的推力方向与实际分离方向的夹角。
[0011]优选的，在不同的分离环境中，所述分离气缸在实际分离方向上的最小设计分离推力具有不同的计算方法：若被推物体和被分离母体均处于加速状态，则，其中，，式中，为被推物体在加速运动状态下收到的整体推力，为被推物体的质量，为被推物体的加速度；若被推物体和被分离母体均处于无阻力状态下的匀速运动状态，则，若被推物体处于无阻力状态下的减速运动状态，则被推物体能够自动分离；若被推物体处于有摩擦力的静止状态，则，式中，为被推物体的摩擦力。
[0012]优选的，所述根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计时，各分离气缸相对于质心的力矩之和满足以下条件：，式中，为第n个分离气缸在实际分离方向上的力矩。
[0013]优选的，所述各分离气缸相对于质心的力矩为：，
其中，，式中，为第n个分离气缸在实际分离方向上的力矩，为第n个分离气缸在实际分离方向上的推力到质心的垂直距离，为第n个分离气缸在X轴上的坐标点，为第n个分离气缸在Y轴上的坐标点。
[0014]优选的，所述确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计时，分离气缸数量计算方法为：，其中，，式中，为单个分离气缸的最大推力，为分离气缸气源的额定气压，D为分离气缸的缸径；若n为整数，则该整数为分离气缸的最小数量；若n为非整数，则直接取其整数部分并加1作为分离气缸的最小数量。
[0015]根据本申请的另一方面，还提供一种气缸分离系统的设计装置，包括：设计任务获取模块，用于获取下发的设计任务，所述设计任务中包含被推物体的技术指标；技术数据获取模块，用于获取与被推物体的技术指标相关联的已设计完成的技术数据；设计模块：依据分离气缸的额定气压、各分离气缸在实际分离方向上推力之和以及各分离气缸相对于质心的力矩之和并结合所述已设计完成的技术数据，对气缸分离系统中分离气缸的数量、位置以及输入压力进行设计，获得设计结果。
[0016]根据本申请的另一方面，还提供一种计算机装置，包括：一个或多个处理器；和其上存储有指令的一个或多个机器可读介质，当由所述一个或多个处理器执行时，使得所述装置执行所述的气缸分离系统设计方法。
[0017]根据本申请的另一方面，还提供一种计算机可读存储介质，其存储的计算机程序使得处理器执行所述的气缸分离系统设计方法。
[0018]与现有技术相比，本申请至少具有以下有益效果：1、本专利技术能够实现气缸分离系统的优化设计，提高气缸分离系统的稳定性，降低生产成本。
[0019]2、本专利技术能够利用分离气缸在实际分离方向上推力之和、各分离气缸相对于质心的力矩之和以及分离气缸的额定气压作为输入条件，输入参数少，设计效率高，提高设计的便捷性。
[0020]3、依靠本专利技术气缸分离系统设计方法设计出的气缸分离系统具有较好的稳定性，能够在火箭芯级间，尤其是芯一级和芯二级，芯二级和芯三级之间进行分离时，提供稳定的
分离力矩，有效实现芯级间的分离。
附图说明
[0021]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为本专利技术的整体流程示意图。
具体实施方式
[0022]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]气缸分离系统设计方法，包括以下步骤：步骤S1、确定被推物体的质心。
[0024]步骤S2、以被推物体的质心为坐标原点建立三维坐标系。
[0025]其中，Z轴沿实际分离方向设置，X轴和Y轴设置于与Z轴垂直的平面上, X轴和Y轴所在平面为平行于分离作用面的平面。
[0026]步骤S3、设定若干个分离气缸在三维坐标系中的坐标点。
[0027]其中，为保证推力的均衡性，保本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.气缸分离系统设计方法，其特征在于，包括：确定被推物体的质心；以被推物体的质心为坐标原点建立三维坐标系；设定若干个分离气缸在三维坐标系中的坐标点；计算各分离气缸在实际分离方向上推力之和；计算各分离气缸相对于质心的力矩之和；根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计；其中，在确定气缸分离系统的设计参数时，以分离气缸在实际分离方向上推力之和、各分离气缸相对于质心的力矩之和以及分离气缸的额定气压作为输入条件来进行设计参数之间关系的确定。2.如权利要求1所述的气缸分离系统设计方法，其特征在于，所述根据设计要求，确定气缸分离系统的设计参数，并进行气缸分离系统的设计时，分离气缸在实际分离方向上推力之和满足以下条件：，式中，为安全系数，可以根据多次实验或经验获取；为分离气缸在实际分离方向上的最小设计分离推力，为第n个分离气缸在实际分离方向上的推力。3.如权利要求2所述的气缸分离系统设计方法，其特征在于，，式中，为第n个分离气缸的推力，为第n个分离气缸的推力方向与实际分离方向的夹角。4.如权利要求2或3所述的气缸分离系统设计方法，其特征在于，在不同的分离环境中，所述分离气缸在实际分离方向上的最小设计分离推力具有不同的计算方法：若被推物体和被分离母体均处于加速状态，则，其中，，式中，为被推物体在加速运动状态下收到的整体推力，为被推物体的质量，为被推物体的加速度；若被推物体和被分离母体均处于无阻力状态下的匀速运动状态，则，若被推物体处于无阻力状态下的减速运动状态，则被推物体能够自动分离；若被推物体处于有摩擦力的静止状态，则，式中，为被推物体的摩擦力。5.如权利要求4所述的气缸分离系统设计方法，其特征在于，所述根据设计要求，确定
气缸分离系统的设计...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢春雷，彭昊旻，布向伟，彭伟斌，宋文锋，魏凯，
申请(专利权)人：东方空间技术山东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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