大型捆绑火箭姿态动力学模型研究

• 作者: 李家文 杨云飞 程堂明 赵育善 陈宇
• 来源期刊: 中国科学E辑
• 关键词: 捆绑火箭 姿态动力学模型 有限元方法 ADAMS虚拟样机仿真
• 年，卷（期）: 2009,（3）
• 所属期刊栏目: 航天运载技术
• 页码范围: 490-499
• 页数: 10页
• 语种: 中文

摘要

针对大型捆绑运载火箭所呈现出的低频密频模态、纵-横-扭强耦合,复杂局部变形和发动机低频谐振以及多贮箱液体晃动的特点,推导建立了工程实用的姿态动力学模型.基于牛顿-欧拉法建立了刚体质心和绕质心运动方程、液体晃动方程以及发动机振动方程,基于有限元方法建立了火箭弹性振动方程.模型充分反映了发动机摆动,液体晃动等活动质量相对箭体运动时对刚体运动和弹性振动的影响,充分反映了刚-晃-弹以及发动机低频谐振之间的耦合,同时保留了工程上所熟悉的形式.基于坐标变换思想提出了弹性旋转矩阵方法求解复杂弹性变形后外力的大小和作用点,推导过程中严格按照定义求解,避免了错项和漏项,推导原理简明、概念清晰,过程规范,易于设计人员理解.基于ADAMS的虚拟样机仿真结果验证了本文推导模型的正确性.