大气密度对运载火箭飞行的qαmax精度影响及建模分析
2021-03-31程胡华王益柏蔡其发
宇航学报 2021年3期
程胡华,王益柏,蔡其发,赵 亮
(1. 63729部队,太原030027;2. 61741部队,北京 100094;3. 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室,北京 100029)
0 引 言
近年来,中国在航天领域取得一系列丰硕成果,运载火箭作为航天技术领域里的核心之一,其内部结构非常复杂,并汇聚了无数尖端技术,为持续提高其完成任务的成功率,大量科学家对运载火箭结构特征、飞行控制等方面开展了一系列研究[1-4],并取得了丰富的成果;在发射之前,除确保运载火箭本身满足发射、飞行条件外,还需考虑大气环境的影响,目前主要关注高空风对运载火箭飞行的影响[5-13],例如,程镇煌[5]通过全面叙述大型火箭风载试验的各种问题,指出火箭设计必须经过靶场风载试验和高空风载试验,测出火箭各舱段载荷和仪器舱处风激振幅等,准确确定各种设备的适应能力;余梦伦[7]指出发现高空风引起的气流攻角对火箭飞行中的气动载荷和飞行环境有较大的影响,这种影响有时可造成火箭飞行失败。
目前,在定量分析大气环境对运载火箭飞行影响(即qαmax)的计算程序中,除了需要大气高空风参数外,还需要大气密度参数,但程序中的大气密度参数通常采用参考大气密度,而非发射场零日的真实大气密度,针对大气密度对运载火箭或其它飞行器飞行的影响,广大科学工作者已开展了一系列工作,并取得大量有意义成果[14-23],黄世勇和闻悦[14]指出大气密度对飞行器的安全及返回有非常重要影响,李健等[20]研究发现大气密度是建立飞行动力学模型的重要参数,不同的大气密度模型对弹道终点高度、最大过载、最大热流等参数影响明显;……
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