【技术实现步骤摘要】
本申请涉及运输火箭弹道设计，特别涉及一种全球运输火箭的多样式弹道设计方法及系统。
技术介绍
1、发展新型全球运输能力，执行全球“点到点”超快速航班式运输服务已成为当前航天运输领域新的热点发展方向之一。随着火箭技术快速发展和逐渐成熟，充分利用火箭小时级的快速响应能力及地域可达性强的优势，实现大吨位货物远距离、高效、快速全域机动运输是必然发展趋势。
2、弹道设计是运载火箭总体设计的重要组成部分，合理的飞行弹道是实现运载火箭全球运输总体性能的重要基础。目前常用的全球运输弹道类型多样，主动段即助推段主要可分为入轨式、亚轨道式和弹道式，再入段主要分为弹道式、半弹道式、跳跃式、滑翔式等多种组合方案弹道。但常规的设计方法仅针对某一种组合进行弹道设计及优化，或者射程可调范围大但是运力有限，或者运力调整范围大但是射程有限，故运输质量与射程范围受限。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种全球运输火箭的多样式弹道设计方法及系统，以解决相关技术中常规的设计方法仅针对某一种组合进行弹道设计及优化，运输质量与射程范围受限的问题。
2、第一方面，提供了一种全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其包括：
3、基于各轨道样式的助推段在关机点时刻的轨道参数，确定各轨道样式的助推段的终端条件，各所述轨道样式包括入轨式、亚轨道式和弹道式；
4、基于全球运输火箭总体参数、全球运输火箭动力学模型，获取满足所述终端条件，且上面级消耗的燃料质量等于上面级在助推段最大可用燃料质量时的载
5、按照先入轨式、再亚轨道式和最后弹道式的次序，将目标荷载质量与各轨道样式助推段的最大运载能力逐一对比，确定出助推段的轨道样式；
6、基于所确定的助推段的轨道样式，确定全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数；
7、基于优化目标关于所述弹道参数的映射关系，采用粒子群算法，获取满足全球运输火箭飞行全程弹道的约束条件，且优化目标达到最优值时对应的弹道参数。
8、一些实施例中，入轨式的助推段在关机点时刻的轨道参数包括：高度为200km的圆轨道，位置速度夹角θ＝90°；
9、亚轨道式的助推段在关机点时刻的轨道参数包括：远地点高度为150km的亚轨道，位置速度夹角θ＝90°；
10、弹道式的助推段在关机点时刻的轨道参数包括：远地点高度为80km的亚轨道，位置速度夹角θ＝[90°，180°]。
11、一些实施例中，所述终端条件包括全球运输火箭的地心矢径r、绝对速度v和位置速度夹角θ。
12、一些实施例中，所述全球运输火箭总体参数包括各级起飞质量、发动机参数、气动参数中的一个或几个；
13、所述全球运输火箭动力学模型为以发射坐标系作为全球运输火箭运动的参考系，在该参考系下构建的全球运输火箭质心动力学方程。
14、一些实施例中，按照先入轨式、再亚轨道式和最后弹道式的次序，将目标荷载质量与各轨道样式助推段的最大运载能力逐一对比，确定出助推段的轨道样式，具体包括：
15、对比目标荷载质量与入轨式的助推段的最大运载能力；
16、若目标荷载质量小于等于入轨式的助推段的最大运载能力，则确定助推段的轨道样式为入轨式；
17、否则，对比目标荷载质量与亚轨道式的助推段的最大运载能力；
18、若目标荷载质量小于等于亚轨道式的助推段的最大运载能力，则确定助推段的轨道样式为亚轨道式；
19、否则，对比目标荷载质量与弹道式的助推段的最大运载能力；
20、若目标荷载质量小于等于弹道式的助推段的最大运载能力，则确定助推段的轨道样式为弹道式；
21、否则，判断该全球运输火箭无法实现对具有目标荷载质量的货物进行运输。
22、一些实施例中，基于所确定的助推段的轨道样式，确定全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数，具体包括：
23、识别所确定的助推段的轨道样式的标识符；
24、基于所述标识符，从弹道参数库中，查找与所述标识符相同的标识符，并将对应的弹道参数确定为全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数；
25、其中，所述弹道参数库中预存有：入轨式的助推段匹配的全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数以及对应标识符，亚轨道式的助推段匹配的全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数以及对应标识符，弹道式的助推段匹配的全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数以及对应标识符。
26、一些实施例中，全球运输火箭飞行全程弹道的约束条件包括：全球运输火箭飞行再入段的攻角约束条件、全球运输火箭飞行全程弹道的过载约束条件、全球运输火箭飞行再入段的动压约束条件、全球运输火箭飞行再入段的终端约束条件和全球运输火箭飞行垂降段约束条件。
27、一些实施例中，当助推段的轨道样式为入轨式时，全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数包括：助推段转弯最大攻角、二级助推段攻角、再入飞行器第一次开机助推段攻角、再入段不同马赫数区间内的攻角、在轨段工作时长和离轨段工作时长；
28、当助推段的轨道样式为亚轨道式时，全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数包括：助推段转弯最大攻角、二级助推段攻角、再入飞行器第一次开机助推段攻角、再入段不同马赫数区间内的攻角和近地点轨道高度；
29、当助推段的轨道样式为弹道式时，全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数包括：助推段转弯最大攻角、二级助推段攻角、再入飞行器第一次开机助推段攻角和再入段不同马赫数区间内的攻角。
30、一些实施例中，所述优化目标包括射程、过载和驻点热流中的一个或几个。
31、第二方面，提供了一种全球运输火箭的多样式弹道设计系统，其包括：
32、第一模块，其用于：基于各轨道样式的助推段在关机点时刻的轨道参数，确定各轨道样式的助推段的终端条件，各所述轨道样式包括入轨式、亚轨道式和弹道式；
33、第二模块，其用于：基于全球运输火箭总体参数、全球运输火箭动力学模型，获取满足所述终端条件，且上面级消耗的燃料质量等于上面级在助推段最大可用燃料质量时的载荷质量，并将该载荷质量作为对应轨道样式助推段的最大运载能力；
34、第三模块，其用于：按照先入轨式、再亚轨道式和最后弹道式的次序，将目标荷载质量与各轨道样式助推段的最大运载能力逐一对比，确定出助推段的轨道样式；
35、第四模块，其用于：基于所确定的助推段的轨道样式，确定全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数；
36、第五模块，其用于：基于优化目标关于所述弹道参数的映射关系，采用粒子群算法，获取满足全球运输火箭飞行全程弹道的约束条件，且优化目标达到最优值时对应的弹道参数。
37、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
38、本申请实施例提供的全球运输火本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于，按照先入轨式、再亚轨道式和最后弹道式的次序，将目标荷载质量与各轨道样式助推段的最大运载能力逐一对比，确定出助推段的轨道样式，具体包括：
6.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于，基于所确定的助推段的轨道样式，确定全球运输火箭飞行全程弹道所需优化的弹道参数，具体包括：
7.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
8.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
9.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
10.一种全球运输火箭的多样式弹道设计系
...【技术特征摘要】
1.一种全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
3.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的全球运输火箭的多样式弹道设计方法，其特征在于，按照先入轨式、再亚轨道式和最后弹道式的次序，将目标荷载质量与各轨道样式助推段的最大运载能力逐一对比，确定出助推段的轨道样...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋金丰，池贤彬，韩通，王优，胡长伟，陈冠宇，杨森，杜常赞，张天翼，张犇，
申请(专利权)人：湖北航天技术研究院总体设计所，
类型：发明
国别省市：
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