运载火箭参数敏感度分析方法和装置与流程

本公开涉及一种参数敏感度分析方法和装置，特别涉及一种运载火箭参数敏感度分析方法和装置，属于运载火箭总体设计。

背景技术：

1、运载火箭是一个典型的复杂大系统，在研制过程中，总体设计极为重要。往往需要考虑弹道、气动、结构、动力、姿控、载荷等学科，同时各学科之间又是相互耦合的关系。传统的运载火箭总体设计中，各学科或分系统接到总体提出的要求后，独立开展设计，火箭总体设计师根据经验约束相互之间的接口参数。各学科完成分系统方案后，再通过反复协调，调整接口参数，进一步修正总体方案，经过多轮次的迭代形成初步总体方案；针对该复杂大系统问题，国内外提出多学科设计优化方法，通过对多学科进行一定程度的近似建模，利用数值方法求解，较为全面的建立学科之间的耦合关系，并从全局优化角度出发，利用数值计算快速逼近最优解，得到整体上较优的总体方案。

2、无论采用传统的总体设计方法还是多学科设计优化方法，得出的总体设计方案，在理论上可以满足设计要求，实现给定运载能力、发射轨道、运载效率、发射成本等总体目标。但该总体设计方案对各学科提出的技术难度要求是不一定的，存在某些学科技术实现难度较大，但某些学科技术实现难度较小，且还有较大的挖掘空间的问题。如同样是提高10%的运载能力，对全箭的结构减重难度和发动机的比冲提高，其难度是不一样的，甚至存在优化后的总体设计方案，对结构的要求非常高，且没有余量，但对比冲的要求不高且还有一定的挖掘空间。因此，目前迫切需要一种能够快速对总体设计目标涉及的各学科的参数敏感度进行分析的方法，使总体设计人员能够根据各学科对总体设计目标的参数敏感度进行调整和优化总体设计方案。

技术实现思路

1、本公开的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了部分或全部解决上述技术问题，提出一种运载火箭参数敏感度分析方法和装置。

2、本公开的目的是通过以下技术方案实现的。

3、第一方面，本公开提供一种运载火箭参数敏感度分析方法，包括以下内容：

4、利用齐奥尔科夫斯基火箭方程，以运载火箭末速度增量为目标，有效载荷质量为常量约束，各子级结构和比冲为变量进行参数敏感度分析。

5、第二方面，本公开提供一种运载火箭参数敏感度分析装置，包括结构敏感度计算模块、结构敏感度拟合模块、比冲敏感度计算模块、比冲敏感度拟合模块和排序模块，其中，

6、结构敏感度计算模块用于利用齐奥尔科夫斯基火箭方程，以运载火箭末速度增量为目标，有效载荷质量为常量约束，子级结构为变量进行参数敏感度分析；

7、结构敏感度拟合模块用于根据结构敏感度计算模块得到的各子级结构对火箭系统的敏感度分析结果对各子级结构参数敏感度进行直线拟合；

8、比冲敏感度计算模块用于利用齐奥尔科夫斯基火箭方程，以运载火箭末速度增量为目标，有效载荷重量为常量约束，子级比冲为变量进行参数敏感度分析；

9、比冲敏感度拟合模块用于根据比冲敏感度计算模块得到的各子级比冲对火箭系统的敏感度分析结果对各子级比冲参数敏感度进行直线拟合；

10、排序模块用于对结构敏感度拟合模块和比冲敏感度拟合模块得到的各子级结构和比冲敏感度直线的斜率绝对值进行排序，依据排序结果确定各子级结构和比冲的敏感度顺序。

11、第三方面，本公开提供一种电子设备，包括：

12、至少一个处理器；以及，

13、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一实施例所述的方法。

14、第四方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时使处理器执行第一方面任一实施例所述的方法。

15、有益效果

16、本公开提供了一种运载火箭参数敏感度分析方法，通过参数敏感度分析结果提出工程总体对运载火箭方案的优化和调整建议，具体有如下效果：

17、1、将运载火箭参数敏感度分析大幅简化，只提取最为重要的结构和比冲作为参数敏感度分析变量，可大幅降低建模和计算的复杂度，为工程总体快速决策提供保障；

18、2、将有效载荷重量设为常量，确保在各种优化和调整过程中，有效载荷重量这一最重要的指标不变，为优化和调整提供了较好的约束；

19、3、通过本公开方法可快速得到各子级结构和各子级比冲对运载火箭总体的参数敏感度，工程总体设计人员即可结合各子级结构和各子级比冲的参数敏感度优化调整技术实现难度，综合给出总体方案优化调整的建议。

技术特征：

1.一种运载火箭参数敏感度分析方法，其特征在于：利用齐奥尔科夫斯基火箭方程，以运载火箭末速度增量为目标，有效载荷质量为常量约束，各子级结构和子级比冲为变量进行参数敏感度分析。

2.根据权利要求1所述的运载火箭参数敏感度分析方法，其特征在于：将所述各子级结构和比冲的分析结果拟合为直线。

3.根据权利要求2所述的运载火箭参数敏感度分析方法，其特征在于：根据所述直线的斜率绝对值对所述各子级结构和比冲排序，依据排序结果确定参数敏感度顺序。

4.根据权利要求1-3任一所述的运载火箭参数敏感度分析方法，其特征在于：对所述子级比冲进行参数敏感度分析的计算公式为：

5.根据权利要求1-3任一所述的运载火箭参数敏感度分析方法，其特征在于：对所述子级结构进行参数敏感度分析的计算公式为：

6.一种运载火箭参数敏感度分析装置，其特征在于：包括结构敏感度计算模块、结构敏感度拟合模块、比冲敏感度计算模块、比冲敏感度拟合模块和排序模块，其中，

7.根据权利要求6所述的运载火箭参数敏感度分析装置，其特征在于：对所述子级比冲进行参数敏感度分析的计算公式为：

8.根据权利要求6所述的运载火箭参数敏感度分析装置，其特征在于：所述子级结构参数的敏感度计算公式为：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时使处理器执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
本公开涉及一种运载火箭参数敏感度分析方法和装置，属于运载火箭总体设计技术领域。本公开利用齐奥尔科夫斯基火箭方程，以运载火箭末速度增量为目标，有效载荷质量为常量约束，各子级结构和比冲为变量进行参数敏感度分析；将运载火箭参数敏感度分析大幅简化，只提取最为重要的结构和比冲作为分析变量，大幅降低建模和计算的复杂度，为工程总体快速决策提供保障；将有效载荷重量设为常量，确保在各种优化和调整过程中，这一最重要的指标不变，为优化和调整提供了较好的约束。进一步将各参数敏感度分析结果拟合为直线，通过比较直线斜率一目了然各参数敏感度顺序，方便工程总体设计人员结合各参数敏感度优化调整技术实现难度，综合给出优化建议。

技术研发人员：朱雄峰,刘阳,刘鹰,谭云涛,崔朋,王铁兵,谭胜,韩秋龙,谷建光,雍子豪,王一杉
受保护的技术使用者：中国人民解放军63921部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12