本發(fā)明涉及航空航天，具體涉及一種航天運載器的概率載荷設計方法。
背景技術(shù)：
1、現(xiàn)有技術(shù)中，航天運載器的概率載荷通常采用統(tǒng)計高空風場，基于歷史氣象數(shù)據(jù)的均值或極值建模，無法準確反映實際飛行中瞬態(tài)風切變、湍流等復雜風場特性，忽略風場空間和時間隨機性，高估極端載荷出現(xiàn)概率，導致設計載荷偏于保守。由于未充分考慮風場、氣動參數(shù)和控制系統(tǒng)的隨機性，極端風場與最大攻角的組合實際出現(xiàn)概率極低，導致載荷設計偏于保守。
2、此外，各專業(yè)獨立工作并采用“串聯(lián)式”設計流程，存在專業(yè)壁壘，導致誤差傳遞放大，形成“裕度疊加”效應，且對氣動、控制、結(jié)構(gòu)耦合作用模擬不夠精確，通常各專業(yè)會通過增加安全系數(shù)覆蓋不確定性，導致產(chǎn)品的設計更加保守。
3、鑒于此，亟需設計一種考慮多專業(yè)協(xié)同且能夠精準計算載荷的航天運載器的概率載荷設計方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航天運載器的概率載荷設計方法。
2、本發(fā)明提供一種航天運載器的概率載荷設計方法，包括：
3、步驟一，采集單一風場的歷史實測高空的風數(shù)據(jù)作為輸入，根據(jù)風數(shù)據(jù)生成準實時風修正彈道；
4、步驟二，采用基于加速度反饋的主動減載控制方案，獲得主動減載控制律，實現(xiàn)橫法向加速度有效控制；
5、步驟三，基于所述步驟一中實測風設計的準實時風修正彈道進行六自由度蒙特卡洛打靶飛行仿真，仿真中加入所述步驟二中設計的主動減載控制律，計算每個秒點對應航天運載器各個部段的靜載荷，獲得每個站點的軸力、剪力和彎矩載荷；
6、步驟四，將所述步驟三獲得的每個秒點對應航天運載器各個部段的靜載荷，根據(jù)航天運載器飛行時的秒點和飛行高度的關(guān)系，映射到若干航天運載器飛行高度層，統(tǒng)計在不同飛行高度下的載荷概率分布，得到所述單一風場條件下沿航天運載器軸向各站點的載荷包絡。
7、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟四之后還包括：針對多風場的實測風場數(shù)據(jù)庫，重復步驟一至步驟四，得到所有歷史實測高空風場條件下的對應載荷包絡。
8、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟一還包括：基于歷史實測高空風數(shù)據(jù)以最小氣動攻角為目標求解彈道運動方程，其中在求解彈道運動方程過程中，在跨音速段和最大動壓區(qū)使航天運載器縱軸與空速矢量一致，同時滿足入軌條件約束。
9、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟二還包括：在俯仰、偏航通道程序角跟蹤方案基礎上，增加加速度反饋回路，形成三回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
10、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟三中：所述靜載荷包括航天運載器各個部段受到的軸向載荷、氣動載荷以及控制載荷。
11、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟四還包括：針對每個站點和飛行高度的組合，對其所有的歷史風場條件下計算得到的載荷樣本，包括軸力、剪力和彎矩載荷進行統(tǒng)計，估計不同飛行高度下，各個站點的載荷概率分布，獲得軸力、剪力和彎矩的概率分布后，即可根據(jù)概率分布獲得滿足一定概率的軸力、剪力和彎矩。
12、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟三還包括：將靜載荷與晃動、陣風、脈動壓力載荷進行合成，獲得各個站點在考慮晃動載荷、陣風載荷與脈動壓力載荷情況下的總載荷，即總軸力、總剪力、總彎矩以及當量軸拉和當量軸壓。
13、另一方面，本發(fā)明還提供了一種電子設備，所述電子設備包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述航天運載器的概率載荷設計方法。
14、再一方面，本發(fā)明還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述航天運載器的概率載荷設計方法的步驟。
15、本實施例的設計方法融合了實測高空風場數(shù)據(jù)處理、風修正彈道優(yōu)化設計、六自由度動力學仿真、主動載荷控制及概率統(tǒng)計分析等多學科技術(shù)，解決了航天運載器在穿越高空大風區(qū)域時的氣動載荷精細化計算問題。采用歷史實測高空風場的風數(shù)據(jù)能夠準確反映實際飛行中瞬態(tài)風切變、湍流等復雜風場特性，顯著提升風切變梯度和瞬態(tài)湍流特性的表征精度。
16、應了解的是，上述一般描述及以下具體實施方式僅為示例性及闡釋性的，其并不能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。
1.一種航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，所述步驟四之后還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，所述步驟一還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，所述步驟二還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，在所述步驟三中：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，所述步驟四還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的航天運載器的概率載荷設計方法，其特征在于，所述步驟三還包括：
8.一種電子設備，所述電子設備包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7中任一項所述航天運載器的概率載荷設計方法。
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項所述航天運載器的概率載荷設計方法的步驟。