[发明专利]一种火箭分离试验的天地修正方法

说明书

本发明公开了一种火箭分离试验的天地修正方法，包括通过模拟火箭飞行状态下级间分离，采集下面级试验件水平分离速度加速度根据滑轨车质量m₁、下面级试验件质量m₂、反推发动机推力F、等效摆长l建立动力学仿真模型，根据动力学仿真模型得到下面级试验件仿真水平合力；根据采集到加速度得到试验水平合力，调整等效摩擦系数μ，使得下面级试验件仿真水平合力与试验水平合力误差小于设定值，得到对应的等效摩擦系数μ；根据得到的对应的等效摩擦系数μ，调整摆长l为设定的值，将地面分离速度修正为火箭飞行状态下的分离速度，完成火箭分离试验的天地修正。通过本发明，地面试验数据修正后能较为真实的模拟自由分离条件下的火箭分离过程。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体是一种火箭分离试验的天地修正方法。

背景技术

火箭飞行时为了保证火箭级间、头体顺利分离，通常采用反推发动机推动火箭下面级与上面级以一定速度进行分离，通过地面试验或仿真分析获得分离速度以验证分离系统设计可行性。地面试验方面，主要试验方法有吊索水平分离、吊索竖直分离和气浮分离等。吊索水平分离通过吊索张力近似平衡竖直方向重力，试验装置简单，但分离过程的吊索摆角会导致竖直方向重力未完全与吊索张力平衡，且存在试验件回荡碰撞风险；吊索竖直分离能真实模拟自由分离过程，但需要额外的控制和保护装置，以控制试验件安全释放，大大增加了试验的复杂度和成本；气浮分离通过气浮装置平衡竖直方向重力，能够较好模拟自由分离过程，但对不同分离试验需要设计与之匹配的压力舱和浮块，试验设备限制大，通用性低，试验成本较高。仿真分析方面，根据反推发动机推力和分离试验件的质量可以建立动力学仿真模型，通过仿真获得分离速度，但该过程忽略了反推发动机安装偏差、连接分离装置的不同步性等因素，仍然代替不了地面试验，难以完全准确模拟天上自由分离的过程。因此，设计合理的地面试验并进行适当地修正，尽量逼真地模拟火箭在空中自由状态下的分离过程对保障飞行成功具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种火箭分离试验的天地修正方法，包括如下步骤：

步骤一，通过滑轨车吊装试验件，反推发动机推动下面级试验件模拟火箭飞行状态下级间分离，采集下面级试验件水平分离速度加速度

步骤二，根据滑轨车质量m₁、下面级试验件质量m₂、反推发动机推力F、等效摆长l建立动力学仿真模型，根据动力学仿真模型得到下面级试验件仿真水平合力；

步骤三，根据采集到加速度得到试验水平合力，调整等效摩擦系数μ，使得下面级试验件仿真水平合力与试验水平合力误差小于设定值，得到对应的等效摩擦系数μ；

步骤四，根据得到的对应的等效摩擦系数μ，调整摆长l为设定的值，将地面分离速度修正为火箭飞行状态下的分离速度，完成火箭分离试验的天地修正。

进一步的，所述的通过滑轨车吊装试验件，反推发动机推动下面级试验件模拟火箭飞行状态下级间分离，包括如下过程：

火箭地面分离试验采用龙门吊滑轨双吊索平行吊装分离，模拟飞行状态下的级间分离过程，试验时连接分离装置解锁后，反推发动机推动下面级试验件与滑轨车一起向右运动，锁紧机构防止滑轨车往回运动，过程中采用高速摄影机和组合测试仪测量下面级试验件水平分离速度加速度

进一步的，所述的根据滑轨车质量m₁、下面级试验件质量m₂、反推发动机推力F、等效摆长l建立动力学仿真模型，包括：

以滑轨车为原点建立直角坐标系，得动力学微分方程：

约束方程：

几何方程：