[发明专利]空天飞行器并联分离设计方法

权利要求书

1.一种空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，包括如下步骤

根据总体方案设计所确定的分离马赫数和高度，开展一级飞行器的CFD数值计算，选取一级飞行器升力为负值对应的攻角作为分离攻角；

设计一级飞行器和二级飞行器的相对位置，使得二级飞行器重力对一级飞行器力矩特性的影响和分离过程的气动干扰最小；

根据分离攻角和马赫数范围内的一级、二级飞行器的激波系，开展匹配激波系的二级飞行器头部外形设计；

采用数值计算方法确定一级、二级飞行器的升降舵预置舵偏角，使得一级飞行器和二级飞行器安全分离并且姿态变化范围较小。

2.根据权利要求1所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述分离攻角为-4～0度。

3.根据权利要求1所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述一级飞行器和二级飞行器的相对位置设计具体为：所述一级飞行器与二级飞行器的质心位置在竖直方向偏差范围不超过一级飞行器全长的5％，所述一级飞行器与二级飞行器在竖直方向预留解锁机构的安装空间。

4.根据权利要求3所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述一级飞行器与二级飞行器的质心位置在竖直方向重合，所述一级飞行器与二级飞行器在竖直方向距离为50mm。

5.根据权利要求1所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述二级飞行器头部外形设计包括如下步骤

根据分离攻角、马赫数范围内一级飞行器背部激波始终位于二级飞行器头部顶点下方，确定头部顶点高度；

沿飞行剖面重新评估二级飞行器头部热环境，结合热防护要求确定二级飞行器的头部倒圆半径；

二级飞行器头部母线采用指数型、冯卡门型或者抛物线线型曲线进行设计。

6.根据权利要求5所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述头部倒圆半径确定方法如下

式中，q为驻点热流，R_N为驻点的倒圆半径。

7.根据权利要求5所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，二级飞行器头部母线采用指数型曲线设计

式中，x为长度方向的距离；L为曲线段理论长度；R_d为曲线段最大半径；n为指数。

8.根据权利要求7所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，R_d是各母线对应等效旋成体半径，指数n取值范围为0.6至0.75。

9.根据权利要求1所述的空天飞行器并联分离设计方法，其特征在于，所述确定一级、二级飞行器的升降舵预置舵偏角的具体方法为：采用CFD数值计算方法开展并联分离预测，根据计算结果反复修正一级升降舵偏和二级升降舵偏，首先确保一级飞行器和二级飞行器可以安全分离，其次确保安全分离后一级和二级姿态变化平稳，姿态变化不超过10度，并且二级应为正攻角。