【摘要】：運載火箭上升段按照標稱軌跡飛行是保證衛(wèi)星、飛船等有效載荷能夠進入預定軌道的關鍵,因此對運載火箭上升段的特征飛行秒點進行穩(wěn)定性分析是非常必要的。而運載火箭非線性動力學模型難以適用于火箭實時的穩(wěn)定性分析,因此發(fā)展工程實用的穩(wěn)定性分析方法具有重要的實際意義。本文以液體運載火箭為研究對象,考慮彈性振動和液體推進劑晃動的影響,建立剛彈晃耦合的非線性動力學模型。然后將非線性動力學模型小擾動線性化,得到小偏差線性模型。利用雙步QR算法求取小偏差線性模型特征多項式的特征值,獲得箭體傳遞函數(shù),并根據線性系統(tǒng)穩(wěn)定性判據進行穩(wěn)定性分析。然而雙步QR算法無法充分利用小偏差系數(shù)矩陣的稀疏性,隨著需要考慮的彈性振動階數(shù)和晃動階數(shù)的增加,存在收斂速度慢、計算時間長的問題,難以滿足實時穩(wěn)定性分析的要求。本文針對雙步QR算法的缺點,采用非對稱Lanczos分解加速QR算法收斂,設計了改進的雙步QR算法。該算法能夠保持矩陣的稀疏性和減少存儲量,能夠一種快速、準確地求解高階稀疏矩陣特征值,并通過數(shù)值仿真驗證其有效性。本文采用改進的雙步QR算法對算例的特征飛行秒點進行穩(wěn)定性分析,證明了本文穩(wěn)定性分析方法的可行性,為運載火箭飛行過程中實時的穩(wěn)定性分析提供了新的方案和思路,具有一定的工程應用價值。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V475.1;V412.1
【圖文】：

第 1 章 緒論9 號火箭與“阿特拉斯”-5 型火箭還有一定差距，前者執(zhí)行地球轉移軌力為 8900 千克，而后者的地球轉移軌道的運載能力為 8900 千克。與的設計理念相似，歐洲的“阿麗亞娜”6 型運載火箭也弱化了上面級發(fā)近地軌道運輸能力[8]。這些火箭大多采用增大直徑、減少上面級的方法采用輕質材料或者復合材料的結構使得其低頻振動特性更加復雜，所以次的彈性振動影響。

第 1 章 緒論9 號火箭與“阿特拉斯”-5 型火箭還有一定差距，前者執(zhí)行地球轉移軌力為 8900 千克，而后者的地球轉移軌道的運載能力為 8900 千克。與的設計理念相似，歐洲的“阿麗亞娜”6 型運載火箭也弱化了上面級發(fā)近地軌道運輸能力[8]。這些火箭大多采用增大直徑、減少上面級的方法采用輕質材料或者復合材料的結構使得其低頻振動特性更加復雜，所以次的彈性振動影響。

圖 1.1 “阿麗亞娜”6 型運載火箭 圖 1.2 測試中的“獵鷹”9 號火箭塊化設計和通用化架構也是新型號運載火箭的一大特點。傳統(tǒng)運載火箭都事的需要設計的，很多傳統(tǒng)火箭型號都改進自洲際彈道導彈，存在任務適[9]。為了執(zhí)行不同任務，需要設計新的改型和子型號，增加生產成本和管理的“安加拉”火箭[10]采用模塊化結構設計，第一級主發(fā)動機與捆綁的助推芯級發(fā)動機 RD191，根據發(fā)射任務不同增減發(fā)動機數(shù)量。這樣的模塊化設種選擇，提高了任務適應性。同樣的思路“獵鷹”系列火箭采用 10 臺“，基于“獵鷹”9 號發(fā)展而來的“重型獵鷹”火箭兩個助推器和芯級設計于采用相同結構和相同的發(fā)動機，提高了單品產量，生產部門就可以簡化現(xiàn)流水線批量生產。由于助推器和芯級采用相同的發(fā)動機模塊，助推器的載火箭的影響進一步增加，造成穩(wěn)定性分析過程中晃動方程的階數(shù)增加，實時穩(wěn)定性分析的難度。

【參考文獻】

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相關博士學位論文 前2條

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相關碩士學位論文 前4條

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本文編號：2769591