[发明专利]运载火箭级间冷分离时序优化方法及装置

权利要求书

1.一种运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移；

计算上面子级自级间解锁时刻之后任意时刻的速度和总位移；

根据下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移与上面子级自级间解锁时刻之后的总位移，计算得到下面子级与上面子级之间的相对位移；

将下面子级与上面子级之间的相对位移与预设相对位移进行比较，并根据比较结果确定级间冷分离的时序。

2.根据权利要求1所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述计算下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移的过程为：

计算级间解锁后下面子级受到的合外力；

根据牛顿第二运动定律和下面子级受到的合外力，计算级间解锁后下面子级的加速度；

根据速度和加速度的关系式，计算得到级间解锁后的每一时刻下面子级的速度和每时间间隔Δt内下面子级的位移；

根据级间解锁后每时间间隔Δt内下面子级的位移，计算得到下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移。

3.根据权利要求2所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述级间解锁后下面子级受到的合外力为：

式中，F表示级间解锁后下面子级受到的合外力，表示从级间解锁时刻T₁开始下面子级发动机的残余推力，且表示从下面子级发动机关机时刻T₀开始下面子级发动机的残余推力，表示从级间解锁时刻T₁开始分离能源对下面子级产生的推力，且表示分离能源在其工作总时长T_ft内对下面子级产生的推力，下标k为：k＝min(t_fdj-T₁/Δt,t_ft)，t_fdj＝T_fdj/Δt，t_ft＝T_ft/Δt，T_fdj表示自下面子级发动机关机时刻T₀至下面子级发动机的残余推力消失所需的时间，T_ft表示分离能源的工作总时长，Δt表示将下面子级发动机的残余推力进行离散的时间间隔，t_fdj表示将T_fdj离散为各个时间间隔的个数，t_ft表示将T_ft离散为各个时间间隔的个数。

4.根据权利要求3所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述级间解锁后下面子级的加速度为：

式中，表示级间解锁后下面子级的加速度，m₁表示下面子级的质量。

5.根据权利要求4所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移为：

式中，表示下面子级自级间解锁时刻至下面子级发动机后效推力为0时刻这一时段的总位移，表示级间解锁后每时间间隔Δt内下面子级的位移，

6.根据权利要求5所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述上面子级自级间解锁时刻之后任意时刻的速度为：

所述上面子级自级间解锁时刻之后总位移为：

式中，表示上面子级自级间解锁时刻之后任意时刻的速度，表示上面子级自级间解锁时刻之后的总位移，F_q表示上面子级所承受的气动阻力，m₂表示上面子级的质量。

7.根据权利要求5所述的运载火箭级间冷分离时序优化方法，其特征在于，所述下面子级与上面子级之间的相对位移为：

式中，Δs表示下面子级与上面子级之间的相对位移。