简化弹道设计方法在运载火箭型号论证中的应用

针对运载火箭构型不确定、目标轨道多、最优化设计工作量大的问题,提出了一种简化弹道设计方法。通过简化动力学方程及设计变量,将构型不确定且难以建模的非线性规划问题转变为适用于多种构型且方便寻优的简化弹道设计方法。对运载火箭执行不同的目标轨道任务进行了分析,将所有的任务按照有无滑行段进行了分类,提出了针对不同任务的弹道拼接方法。采用该简化弹道设计方法对CZ-3B和Falcon9 2种不同构型的火箭实际飞行曲线进行拟合,验证了简化弹道设计方法的正确性。     

基于组合算法的多级固体运载火箭运载能力优化

建立固体运载火箭弹道优化模型,提出一种基于外点罚函数法、遗传算法与方向加速法的组合算法,基于VC平台与MATLAB遗传算法工具箱,实现了太阳同步圆轨道的弹道优化仿真计算.仿真结果表明组合优化算法在解决本类问题时较其它优化算法具有更优的计算速率和计算精度.     

基于Kriging模型的QPSO算法在固体运载火箭弹道优化中的应用

应用基于Kriging模型的量子粒子群优化算法研究了固体运载火箭弹道优化问题。该方法利用Kriging方法建立弹道计算近似模型,再引入量子粒子群算法建立了基于代理模型的优化框架。仿真结果表明,此方法可有效完成弹道参数寻优,箭体运载能力提高了38.46 kg,三级一次工作时间减少了27 s。此算法参数设置少,易于实现,能提高运载火箭综合性能,具有一定的工程应用价值。     

运载火箭末级主动离轨弹道优化设计技术

为防止卫星与运载火箭分离后,运载火箭末级长期在轨飞行产生空间碎片,研究了运载火箭末级主动离轨弹道优化设计技术。基于对椭圆轨道任务离轨时运载火箭末级最佳点火姿态的优化设计,该技术能够有效降低末级残骸飞行轨道近地点高度,减少末级残骸在轨寿命。     

空射运载火箭轨迹/穿越距离优化设计

空射运载火箭轨迹设计受载荷、载机安全性、姿控能力等多因素限制,为了解决空射运载火箭面临的复杂多约束条件下的轨迹优化问题,提出了一种考虑穿越距离、最大载荷约束、最大控制能力的轨迹优化设计方法。建立了机箭穿越距离模型与载荷计算模型,通过将上述模型转换为过程约束引入轨迹优化问题中,利用伪谱法对轨迹优化问题进行求解,从而实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹快速优化。在此基础上,梳理了空射运载火箭轨迹设计中影响火箭穿越距离、最大载荷的典型参数,分析了参数间的制约关系。仿真结果表明:该方法能够实现多约束条件下的空射运载火箭上升段轨迹优化,为空射运载火箭研制提供参考; 从降低火箭最大飞行载荷以及总体性能提升角度考虑,空射运载火箭应在较高高度进行投放,投放后以最大角速率将攻角调节至最大值,保证火箭快速穿越稠密大气,同时应尽可能缩短穿越距离,避免火箭在低空加速。     

固体运载火箭起飞初始段爆炸危害分析

国内外的固体运载火箭逐渐成为发射商业小卫星的主流运载工具,而固体运载火箭在起飞初始段一旦发生意外爆炸,爆炸冲击波传播到地面,将会给发射点周边的工作人员和设施设备带来灾难性的危害。为了减小固体运载火箭起飞初始段在空中发生爆炸后对发射点周边人员以及设施设备的危害,采用数值仿真方法,分析固体运载火箭起飞初始段空中意外爆炸后不同危害后果对应的距离范围,研究发射时地面上的安全距离,可作为固体运载火箭发射点选择和发射时制定安全控制措施的依据,有助于发射任务的组织实施和安全管控。     

低弹道多约束固体火箭能量管理方法研究

针对弹道高度较低且终端状态受多种约束的固体火箭,对传统能量管理方法进行了改进。改进方法增加了基于标准飞行程序的预测步,根据弹道高度较低的特点在计算总视速度模量环节扣除了气动阻力引起的视速度损失,基于终端状态所受的多种约束提出计算需要视速度模量的新方法。仿真结果表明改进方法可以提高能量管理效率、减小速度偏差,验证了在低弹道飞行试验中的实用价值。     

卫星运载火箭成对固体火箭发动机推力不平衡的物理预测方法

本文介绍了固体火箭发动机压力与推力随时间变化的计算方法。这种方法考虑了推进剂燃烧速率可能的离散,离散对火箭成对助推器的推力不平衡有很大影响。未来卫星运载火箭阿里安5的成对助推器的初步设计方案之一是采用分段式固体火箭发动机。该方法及其统计分析用于生产药柱时分析和选择浇铸推进剂的最佳工艺。     

基于组合粒子群算法的运载火箭弹道优化设计

提出一种基于粒子群算法和方向加速法组合成的PSO-Powell算法,能进行大范围搜索,其最优解具有全局收敛性。在该算法中,对粒子群算法的参数设置进行了改进,提升了其性能,并引入增广拉格朗日乘子法处理优化问题的约束条件,提高了最优解的精度。仿真结果表明PSO-Powell算法应用于运载火箭弹道优化设计具有良好效果,可以提升运载能力,具有一定工程应用价值。     

可重复使用运载器滑翔段轨迹快速优化方法

针对滑翔段轨迹多约束、强耦合、高非线性等特点,设计了一种全新的纵向飞行剖面,实现了终端约束和拟平衡滑翔条件的自动满足,并将滑翔段轨迹优化问题转化为一个双参数寻优问题。同时考虑倾侧角大小及其变化率约束,对侧向轨迹进行了设计。最后,设计了一种改进粒子群优化算法,通过外点法对约束条件进行处理,并提出一种变异策略对种群多样性进行准确控制,避免粒子陷入局部最优。仿真结果表明,该优化方法能够快速生成满足所有约束条件的最优滑翔轨迹;对于航程超过3000 km的场景,轨迹优化平均时间仅为5.94 s,最大终端相对误差不超过1%。     

大推力捆绑运载火箭传力路径优化设计

以新一代大推力捆绑火箭捆绑装置设计为研究背景,开展助推器传力路径优化设计研究。在方案初步优选的基础上,基于i SIGHT建立大推力捆绑火箭传力路径优化平台,针对现有优化方法的不足,选用多岛遗传(Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA)+二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)组合优化算法进行传力路径优化设计,从而大幅优化了捆绑联接结构载荷。该方法可为大推力捆绑运载火箭方案设计提供参考和依据。     

空射运载火箭方案研究

空射运载火箭是由载机将其载至空中,投放后进行空中发射的一种火箭.对不同初始投放条件下空射运载火箭的性能进行了初步的分析,并在此基础上分别研究了不同投放条件下不同形式的空射火箭的外形、弹道特点.     

固体运载器大气飞行段内弹道优化设计研究

为提升固体运载器射程能力并改善复杂大气飞行段的姿态控制、载荷条件,以射程最大为目标,利用离散化方法建立了内弹道优化设计模型。通过等比调节与值域调控的迭代处理方法,将有约束优化模型转化为无约束优化模型。以自适应差分进化法开展优化仿真。仿真结果表明,固体运载器内弹道推力曲线采用“前高后低”的形式将有利于提高射程,并对改善大气飞行段飞行环境具有积极意义。研究成果可为固体运载体总体方案论证提供借鉴。     

Matlab/Simulink环境下多级运载火箭及其载荷飞行轨道仿真的实现

探讨在Matlab／Simulink环境下多级运载火箭及其载荷飞行轨道仿真方法,并给出仿真算例,说明其可行性。     

运载火箭发射轨道设计发展现状

对各国运载火箭发射轨道设计的现状进行回顾,对各种轨道设计工具的功能和特点进行介绍,分析了运载火箭发射轨道设计的发展趋势,为后续轨道设计技术发展提供参考.