申请/专利权人：航天科工火箭技术有限公司

申请日：2021-12-01

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114662270B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.07.12#实质审查的生效;2022.06.24#公开

摘要：本申请涉及一种可重复使用火箭的着陆载荷优化设计方法，包括以下步骤：构建可重复使用火箭的全箭简化模型；在火箭着陆与地面碰撞阶段，设计简化动力学模型A，在缓冲器缓冲阶段，设计简化动力学模型B，建立动力学方程式一；依据简化动力学模型B建立完整的动力学方程二；需确定缓冲器中刚度、阻尼为优化参数，确定缓冲器压缩行程为约束条件，确定箭体过载为优化目标，确定迭代次数；进行优化迭代计算；优化迭代后，得到所有迭代中最小过载，并获得对应的最优缓冲器参数。本申请具有以下可预期的技术效果：设计简化动力学模型，以该模型实现快速迭代，利用非线性规划的方法优化设计缓冲器参数，得到最优箭体过载，从而达到优化着陆载荷的目的。

主权项：1.一种可重复使用火箭的着陆载荷优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，构建可重复使用火箭的全箭简化模型，全箭简化模型包括模拟箭体外形的中心圆柱、模拟支腿的细杆构件、模拟足垫的方形构件以及模拟缓冲器的弹簧构件，弹簧构件连接于细杆构件和方形构件之间；步骤二，在火箭着陆与地面碰撞阶段，包括足垫与地面的碰撞，依据该阶段动力学特性，设计简化动力学模型A，将箭体、支腿、足垫看作整体分析对象；在缓冲器缓冲阶段，承力部件包括缓冲器，设计简化动力学模型B，将箭体、支腿看作第一分析对象，将足垫看作第二分析对象，箭体、支腿与足垫之间的动力学过程用缓冲器参数刚度、阻尼进行描述；基于简化动力学模型A和简化动力学模型B，足垫与地面的碰撞动力学过程的动力学方程式一如下： 式中，kp为碰撞中足垫与地面的接触刚度；δ为足垫压进地面的深度，即渗透深度；e为非线性指数；cp为碰撞中接触阻尼；vp为碰撞中足垫相对地面速度；d为全阻尼渗透深度；cpmax为碰撞中最大接触阻尼；Fnormal为碰撞中足垫与地面的法向接触力；步骤三，依据简化动力学模型B建立完整的动力学方程，动力学方程式二为： k2＝kp·u2eu2,c2＝cp式中，u1为第一分析对象相对地面的位移；m1为第一分析对象的质量；u2为第二分析对象相对地面的位移，即渗透深度；m2为第二分析对象-足垫质量；k1为缓冲器等效定刚度，为常值；c1为缓冲器等效定阻尼，为常值；k2为碰撞中等效定刚度，为常值；c2为碰撞中等效定阻尼，为常值；表示u1对时间的1阶导数，表示u1对时间的2阶导数，表示u2对时间的1阶导数，表示u2对时间的2阶导数；步骤四，在优化前，需确定缓冲器中刚度、阻尼为优化参数，确定缓冲器压缩行程为约束条件，确定箭体过载为优化目标，确定迭代次数；步骤五，开始优化，首先输入箭体和支腿质量、足垫质量、接触刚度、初始接触阻尼、最大迭代次数、优化参数初值；步骤六，然后判断当前足垫位移是否大于全阻尼渗透深度，进而重新确定接触阻尼大小；步骤七，接着带入动力学方程式二进行计算，得到当前优化参数下最大过载及缓冲器行程，再接着判断是否超出最大迭代次数，若超出，则结束优化，并进行下一个步骤；若未超出，则利用非线性规划重置初始参数，并回到步骤五，实现循环迭代；步骤八，优化迭代完毕后，得到所有迭代中最小过载，并获得对应的最优缓冲器参数，即定刚度与定阻尼。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 航天科工火箭技术有限公司 可重复使用火箭的着陆载荷优化设计方法

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