[发明专利]运载火箭级间冷分离时序优化方法及装置

说明书

本申请提供了一种运载火箭级间冷分离时序优化方法及装置，运载火箭级间冷分离时序优化方法包括：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。本申请能够快速地确定运载火箭级间冷分离的时序，得到使运载火箭失控时间最短的级间解锁时间，从而提高运载火箭级间冷分离过程中的安全性。

技术领域

本申请属于航天发动机试验领域，具体涉及一种运载火箭级间冷分离时序优化方法及装置。

背景技术

运载火箭一般采用冷分离和热分离两种方式完成级间的分离。冷分离具有级间段质量小，分离过程中载荷小，分离平稳等优点。然而，由于不能利用二级发动机作为分离能源，需要额外的分离装置(例如，固体火箭)作为分离能源，因此冷分离具有分离时间较长等缺点。另外，保守起见，考虑到下面子级发动机关机后的残余推力，冷分离通常在发动机残余推力为0后才进行级间分离，但是这样会增加运载火箭分离过程中的失控时间。

针对冷分离过程中的缺点，为了缩短分离时间，可以提前使二级箭体起控，降低火箭失控风险；同时，快速的完成分离有助于提高运载火箭在受干扰和存在偏差状况下的安全性，从而减小发生磕碰的风险。因此，合理确定运载火箭一级发动机关机后冷分离过程中各动作的时序是非常重要且必要的。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种运载火箭级间冷分离时序优化方法及装置。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种运载火箭级间冷分离时序优化方法，其包括以下步骤：

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。

上述运载火箭级间冷分离时序优化方法中，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。

进一步地，所述级间解锁后下面子级受到的合外力为：