火箭總體結(jié)構(gòu)設(shè)計既要滿足給定的技術(shù)要求,又要對后續(xù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計階段提供準(zhǔn)確合理的指標(biāo)�？傮w結(jié)構(gòu)方案合理與否將影響總體方案的質(zhì)量與后續(xù)設(shè)計環(huán)節(jié)的工作量。針對火箭總體設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計流程進行梳理,提出了一套面向總體方案快速論證的結(jié)構(gòu)快速評估與優(yōu)化設(shè)計流程。并提出了與之匹配的基于梁模型的火箭通用結(jié)構(gòu)快速建模方法和等效外載荷邊界條件計算方法,并基于此建立了火箭總體結(jié)構(gòu)快速評估與優(yōu)化設(shè)計軟件平臺,實現(xiàn)自動化火箭結(jié)構(gòu)校核與優(yōu)化設(shè)計。實例測試表明,火箭總體結(jié)構(gòu)快速評估與優(yōu)化設(shè)計平臺能夠快速評估總體結(jié)構(gòu)方案的可行性并進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案可讓原始方案結(jié)構(gòu)質(zhì)量減輕20%左右,具有一定的準(zhǔn)確性與實用性。 

【文章來源】：導(dǎo)彈與航天運載技術(shù). 2020,(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

總體結(jié)構(gòu)快速評估優(yōu)化流程示意Fig.1ProcessofRapidEvaluationandOptimizationofRocketOverallStructure2火箭有限元模型通用建模方法

由于常規(guī)火箭外形為旋成體，故火箭箭體可以簡化為由多個圓臺連接而成，從而火箭各部段可以統(tǒng)一按照圓臺結(jié)構(gòu)進行通用離散化建模處理。通過火箭原始外形數(shù)據(jù)可以獲得定義各個圓臺幾何外形所需的幾何參數(shù)并定義坐標(biāo)系�；诙鄠�圓臺的數(shù)據(jù)，進一步將當(dāng)前部段離散成n段小空心圓柱段（以下簡稱“小段”），通過小段與當(dāng)前部段總體積之比可以得到每個小段對應(yīng)的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量信息，并將其均分至小段兩端站點處。小段的內(nèi)外徑信息通過插值與圓筒體積公式求得。上述過程以及圓臺離散前形貌與離散后的站點分布如圖2所示。每個圓臺的每個離散點將作為有限元模型的節(jié)點。每個圓臺的第i個部段站點信息向量如式（1）所示。圖2火箭結(jié)構(gòu)簡化與離散化過程示意Fig.2ProcessofSimplificationandDiscrtizationofRocketStructureiiiiiiiiiixyzglusmRD（1）式中ix，iy，iz為第i個站點坐標(biāo)信息；ig為第i個站點號；iu為第i個站點性質(zhì)標(biāo)號（結(jié)構(gòu)/液體質(zhì)量點等）；il為第i個站點位置布局標(biāo)號（芯級/助推布局）；is為第i個節(jié)點所對應(yīng)火箭級數(shù)；im為第i個節(jié)點處分配到的當(dāng)前部段結(jié)構(gòu)離散質(zhì)量；iR為第i個節(jié)點位置處對應(yīng)對的結(jié)構(gòu)半徑。得到全部n個部段站點信息向量后，將其組裝成完整的部段站點信息矩陣iB：TTTTT123inBDDDD（2）2.2構(gòu)建全箭站點信息矩陣為了防止裝配后的矩陣出現(xiàn)冗余信息，需對iB進行如下處理：對于1B只保留其前n-1行站點信息向量得到1B，第2~(m-1)個iB中首行站點信息向量需繼承iB中第n行站點信息向量中相關(guān)信息，并保留前n-1行，得到iB。對mB只需首行向量中繼承m1B中第

4量矩所平即中縱量M式中箱內(nèi)2.4捆綁式如CB圖3Fig.3Dis位于貯箱柱矩陣中橫向質(zhì)平均分配到的eim為0。位于縱向質(zhì)量M1122，M33同柱中eim為貯箱內(nèi)所有的液體構(gòu)建連接結(jié)對于捆綁火綁火箭的主承如圖4所示。a）主承力處圖Fig.4TwoMoUSH—三相阻尼彈主承力節(jié)點3貯箱部分液stributionofLiq柱段部分的附質(zhì)量（M22，M3的這個站點液于貯箱后底的為當(dāng)前貯箱所柱段站點形式eieimm箱內(nèi)液體燃料體質(zhì)量。結(jié)構(gòu)站點矩陣火箭，還需要承力節(jié)點和非處連接結(jié)構(gòu)4兩種連接odelingApproa彈簧器單元；RBE點一般采用球體質(zhì)量站點示意quidMassPoints附加液體質(zhì)量33）為當(dāng)前貯液體分配質(zhì)量，的附加液體質(zhì)所有液體質(zhì)量，如式（5）000eim料均分質(zhì)量；陣要建立芯級-助非主承力節(jié)點對b）非主承力方式建模示意chesofConnect2—剛性連接單元球頭轉(zhuǎn)動副連接導(dǎo)彈與意sinTank的站點，其質(zhì)箱內(nèi)液體質(zhì)量縱向質(zhì)量M質(zhì)量的站點，其量之和，橫向質(zhì)所示。（5）eim為當(dāng)前貯助推連接模型對應(yīng)的建模方力處連接結(jié)構(gòu)tionStructure元；ROD—桿單元接傳遞助推的航天運載技質(zhì)量11，其質(zhì)貯型。方元的軸向載助推的擬剛性束所有采用“節(jié)點建各連接對所示連式中站點號第i個按數(shù)以判方式。3火火發(fā)動機采用一以適應(yīng)在求解3.1過過通過全式中yn，zn表重力3.2氣通的氣動力數(shù)據(jù)個氣動由故按照內(nèi)的氣術(shù)載荷。圖4

【參考文獻】：
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本文編號：3218268