(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111493434.6 (22)申请日 2021.12.08 (71)申请人 航天科工火箭 技术有限公司 地址 430000 湖北省武汉市新洲区阳逻经 济开发区红岗村阳逻开发区管委会五 楼504室 (72)发明人 刘浩　李钧　范威　岳小飞　姜航　 马道远　杨跃　冯刚　尹仕卿　 胡智珲　曹晋　陈辰　王迎春　 周末　 (74)专利代理 机构 武汉智汇为专利代理事务所 (普通合伙) 42235 专利代理师 李恭渝 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 运载火箭气动载荷快速计算方法、 装置、 电 子设备及存 储介质 (57)摘要 本发明涉及运载火箭气动载荷快速计算方 法， 包括如下步骤： 采用有限体积法进行气动载 荷计算， 获得一系列箭体表面数据文件； 建立脚 本文件， 所述脚本文件用于调用可执行程序， 将 所述表面数据文件转化为.DAT文件； 进行脚本的 参数化， 根据不同的文件数目自动生成对应的计 算脚本； 利用数据处理程序快速计算气动载荷。 本发明一种气动载荷快速计算方法， 能在不进行 前处理分站的情况下， 直接利用数值计算结果， 通过编写的MATLAB数据处理程序， 实现一键式计 算气动载荷的功能。 方法灵活， 省时快捷， 满足运 载火箭快速论证的需求。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115293058 A 2022.11.04 CN 115293058 A 1.一种运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于基于sysware.IDE工业软件开发 平台， 将编写数据 处理程序进行封装， 所述数据处理程序用于对初始气动载荷计算数据进 行处理， 实现快速计算气动载荷， 包括如下步骤 采用有限体积法进行气动载荷计算， 获得一系列箭体表面数据文件； 建立脚本文件， 所述脚本文件用于调用可执行程序， 将所述表面数据文件转化为.DAT 文件； 进行脚本的参数化， 根据不同的文件数目自动生成对应的计算脚本； 利用数据处 理程序快速计算气动载荷， 所述数据处 理程序计算 流程如下： 读取所有的.DAT文件， 将所有读取的文件存储在同一个数组中， 行数根据实际读取的 文件数目动态变化； 根据分站， 将位于每一分站区间的网格点数据累加， 得到该分站的气动力六分量； 将分站内的气动力六分量进行 无量纲化。 2.根据权利要求1所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于， 所述箭体表面 数据文件的文件名： mcfd.info2.bcs1、 mcfd.info2.bcs2、 ……、 mcfd.info2.bcsN， 该类文 件的文件名前面字符完全一 致， 只是最后一 位的编号 不同， 其编号跟边界的编号对应； 所述脚本文件为.bat文件， 利用参数化脚本功能建立， 所述脚本调用cinfout2.exe可 执行程序， 将mcfd.info2.bcs1、 mcfd.info2.bcs2、 ……、 mcfd.info2.bcsN的文件转化为 mcfd.info2.bcs1.DAT、 mcfd.i nfo2.bcs2.DAT、 ……、 mcfd.info2.bcsN.DAT 文件。 3.根据权利要求2所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于， 所述脚本的参 数化的具体方法为： 利用python进 行， 利用for循环， 代码中需要关联计算边界数目， 文件路 径和边界名称数组， 关联以后进行脚本的参数化： 所述代码创建出包含需要计算的 “边界文件.txt ”文件， 所述文件内容为一列整数， 由 mcfd.info2.bcs1.DAT、 mcfd.info2.bcs2.DAT、 ……、 mcfd.info2.bcsN.DAT文件中的文件 名中的“N”组成， 作为后续matlab程序的输入。 4.根据权利要求1所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特 征在于 所述数据处 理程序为MATLAB数据处 理程序； 所述分站的具体方法是： 定义运载火箭中心轴为x坐标轴， 运载火箭的头顶点为0点， 利 用网格中心的x坐标轴进行分站， 从火箭头开始 依次分成0 ‑n个站。 5.根据权利要求4所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于所述该分站的 气动力六分量计算方式如下： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115293058 A 2Mx＝Fz·y‑Fy·z My＝Fx·z‑Fz·x Mz＝Fy·x‑Fx·y 式中Pref为自由来流大气压力， Fxi、 Fyi、 Fzi为气动力非粘性项， Fxv、 Fyv、 Fzv为气动 力粘性项， Abf为网格面积， x、 y、 z为网格中心点 坐标； 将分站内的气动力六分量进行 无量纲化具体方式如下： 式中CA为轴向力系数； CN为法向力系数； CZ为横向力系数； Cl为滚转力矩系数； Cn为偏航力矩系数； Cm为俯仰力矩系数。 6.根据权利要求4 ‑5中任一项所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于所 述MATLAB数据处理程序进 行界面化， 界面包括参考压力输入框， 可输入计算的参考压力， 该 界面输入值和MATLAB程序进 行关联； 边界数目输入框， 输入需要计算的边界数目， 输入对应 的数目后， 下方的 “边界编号 ”输入框则会自动变化， 手动输入所需要计算气动载荷的边界 编号， 该编号与数值计算软件中的边界编号对应。 7.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的运载火箭气动载荷快速计算方法， 其特征在于对 于运载火箭的平板翼、 栅格舵部件， 利用本方法单独进 行载荷计算， 然后叠加在 对应的分站 上。 8.一种运载火箭气动载荷快速计算装置， 其特 征在于， 包括： 气动载荷计算模块， 用于有限体积法进行气动载荷计算； 脚本文件建立模块， 用于建立脚本文件， 所述脚本文件用于调用可执行程序， 将所述表 面数据文件转 化为.DAT文件； 脚本文件参数化模块， 用于进行脚本的参数化， 根据不同的文件数目自动生成对应的 计算脚本； 气动载荷数据快速处理模块， 用于利用MATLAB数据处理程序快速计算气动载荷， 所述 MATLAB数据处 理程序计算 流程如下： 读取所有的.DAT文件， 将所有读取的文件存储在同一个数组中， 行数根据实际读取的 文件数目动态变化； 根据分站， 将位于每一分站区间的网格点数据累加， 得到该分站的气动力六分量； 将分站内的气动力六分量进行 无量纲化。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115293058 A 3