[发明专利]航天器间安全分离包络设计方法

说明书

本发明的航天器间安全分离包络设计方法包括：选取两分离体中构型布局相对变化较少者为安全分离包络设计基准体；以基准体的外轮廓包络为基准，给定最小动态安全距离，由基准向外扩最小动态安全距离形成分离包络；搜索分离包络上的所有突出点，对每个突出点，以该突出点为起点，做与基准体分离运动方向夹角为α的射线；若所有射线均落在分离包络以内，则该分离包络即是安全分离包络；若有射线落在分离包络之外，则以落在分离包络之外且能围住其他射线的射线及分离包络围成的图形为安全分离包络。本发明在设计之初就考虑了分离动态过程影响，可靠性极高，可快速给出航天器间的安全分离包络，无需分离动力学仿真分析，省时省力。

技术领域

本发明涉及航天器分离系统安全性设计与飞行器构型布局设计技术领域，具体涉及一种航天器间安全分离包络设计方法。

背景技术

随着航天器技术的发展，有些为了完成复杂任务的航天器需要由多个舱段或者多个飞行器组成。当一个组成体需要完成特定任务或者任务完成需要抛弃时就需要进行分离。

目前航天器间安全分离包络设计主要采用经验法。一般以主动分离体的外包络为基准，向外扩一个给定的距离X，形成一个安全分离包络；构型布局设计师以该安全分离包络为界限，进行构型布局设计，然后进行分离动力学仿真分析，确认航天器间分离时是否发生碰撞，如果分析结果为某处发生碰撞或者动态间距较小无法接受，则将该处局部的X值调大，形成新的安全分离包络，并进行构型布局的迭代设计；针对新的构型布局再进行分离动力学仿真分析，确认航天器间分离时是否发生碰撞。如此往复，直至两分离体上所有设备、结构部件经仿真分析都不发生碰撞，才形成正式的分离安全包络。现有的航天器间安全分离包络设计方法，每次构型布局调整都要重新建立仿真动力学模型，进行分离动力学仿真分析，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器间安全分离包络设计方法，在安全分离包络设计之初就考虑了分离动态过程影响，可快速给出航天器间的安全分离包络。

为了达到上述的目的，本发明提供一种航天器间安全分离包络设计方法，包括以下步骤：1)选取两分离体中构型布局相对变化较少者为安全分离包络设计基准体；2)以基准体的外轮廓包络为基准，给定最小动态安全距离，由基准向外扩最小动态安全距离形成分离包络；3)搜索分离包络上的所有突出点，对每个突出点，以该突出点为起点，做与基准体分离运动方向夹角为α的射线；4) 若所有射线均落在分离包络以内，则该分离包络即是安全分离包络；若有射线落在分离包络之外，则以落在分离包络之外且能围住其他射线的射线及分离包络围成的图形为安全分离包络。

上述航天器间安全分离包络设计方法，其中，所述步骤3)中，α≥14°。

上述航天器间安全分离包络设计方法，其中，所述突出点包含分离包络的起始点。

上述航天器间安全分离包络设计方法，其中，最小动态安全距离根据任务由经验确定。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的航天器间安全分离包络设计方法在设计之初就考虑了分离动态过程影响，可靠性极高，只要非基准体的外轮廓包络不侵入安全分离包络，则两分离(基准体和非基准体)就不会发生碰撞，无需分离动力学仿真分析，省时省力；本发明的航天器间安全分离包络设计方法简单，适用于航天器方案、初样研制阶段快速进行航天器分离系统与总体构型布局的迭代设计，减少不必要的分离动力学仿真计算。

附图说明

本发明的航天器间安全分离包络设计方法由以下的实施例及附图给出。

图1所示为本发明较佳实施例一的航天器间安全分离包络设计方法示意图。

图2所示为本发明较佳实施例二的航天器间安全分离包络设计方法示意图。

具体实施方式