[发明专利]获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可读存储介质

说明书

本发明公开了一种获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可读存储介质，其中所述方法包括：对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心位置。采用本申请，能有效解决现有技术中存在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问题。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种获取火箭推进剂晃动参数的方法 及计算机可读存储介质。

背景技术

火箭在飞行过程中，箭体受到发动机变化的推力、飞行中遇到的风切变、 阵风及控制系统指令引起的运动，会激起贮箱中推进剂的晃动。推进剂的晃动 可能引起箭体的诸多不稳定性，严重地可使火箭飞行失控。为解决上述问题， 通常可在贮箱内布置防晃板，从而对晃动进行抑制。其中，推进剂的液体晃动 对箭体稳定性的影响通过晃动(特性)参数来传递或体现。

目前，晃动参数的获取方法通常采用理论公式计算，其主要基于势流理论， 对无防晃板的光壁贮箱内推进剂的晃动过程进行公式建立及计算。在实践中发 现，当防晃板和贮箱的结构比较复杂时，采用理论公式计算所得的晃动参数的 精度较低，会影响后续火箭发射过程中的姿态控制。

发明内容

本申请实施例通过提供一种获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可 读存储介质，解决了现有技术中利用理论公式计算晃动参数导致的精度较低， 影响火箭的精准控制等问题，有利于提升晃动参数获取的精确性。

一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供一种获取火箭推进剂晃动参 数的方法，所述方法包括：

对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃 动力矩时域数据；

对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率，n为正 整数；

对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行 对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心 位置。

可选地，所述对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶 晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃 动质量的质心位置具体包括：

将所述推进剂的液体晃动状况等效为n个有阻尼的弹簧振子模型，建立所 述弹簧振子模型对应的振动方程，并求解所述振动方程的水平位移通解；

根据所述水平位移通解及所述n阶晃动频率建立第一晃动拟合方程，并采 用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一拟合曲线， 使得所述第一拟合曲线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动 阻尼；

根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法 对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得所述第二拟合曲 线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动质量；

根据所述水平位移通解、所述n阶晃动频率、所述n阶晃动阻尼及所述n 阶晃动质量建立第三晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力矩 时域数据进行曲线拟合得到第三拟合曲线，使得所述第三拟合曲线与仿真的所 述晃动力矩时域数据匹配，从而得到所述n阶晃动质量的质心位置。

可选地，所述根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程具体包括：

对所述水平位移通解进行二阶求导，得到所述弹簧振子模型的加速度时域 方程；

利用牛顿第二定律对所述加速度时域方程建立所述n阶晃动质量与所述晃 动力时域数据的第二晃动拟合方程。

可选地，所述弹簧振子模型对应的振动方程为：