(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 202210896537.5 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710068 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 魏然　李露　任加忍　孙林　 鲍福廷　惠卫华　刘旸　 (74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61271 专利代理师 傅晓 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑燃气性质差异的多推进剂零维内 弹道计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种考虑燃气性质差异的多 推进剂零维内弹道计算方法， 其包括建立固体 火 箭发动机的物理模型， 获取物理模型初始参数； 根据物理模型初始参数和守恒关系建立瞬态控 制方程， 得到当前时刻的燃烧室压强； 计算得到 下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气余量； 获取 下一时刻混合燃气的物性参数； 计算下一时刻的 燃速和燃面面积； 重复以上步骤， 直到燃面面积 为0， 完成零维内弹道 计算。 本发明考虑了混合装 药固体火箭发动机在燃烧过程中不同推进剂产 生的燃气掺混的过程， 计算结果精确。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115221637 A 2022.10.21 CN 115221637 A 1.一种考虑燃气性质差异的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1、 建立固体火箭发动机的物理模型， 获取物理模型初始参数； S2、 根据物理模型初始参数和守恒关系建立瞬态控制方程， 得到当前时刻的燃烧室压 强； S3、 根据当前时刻的燃烧室压强， 计算得到下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气余 量； S4、 根据下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气余量， 获取下一时刻混合燃气的物性参 数； S5、 根据当前燃烧室压强计算下一时刻的燃 速， 并计算下一时刻的燃面 面积； S6、 重复步骤S1到步骤S5， 直到 燃面面积为0， 完成零维内弹道计算； 其中步骤S2中的瞬态控制方程 为： 其中： 表示燃烧室压强变化； Pc,x为当前时刻的燃烧室压强； 为当前时刻推进剂 的平均特征速度； 下标i表示第i种推进剂； 为当前时刻混合燃气的物性参数， Γi表示推 进剂i燃烧产生燃气的的物性参数； Vc为自由容积； ρpi为推进剂i的密度； ri,x为当前时刻推 进剂i的燃速； Abi,x为当前时刻推进剂i的燃面面积； ρgi为推进剂i燃烧产生燃气的燃气密 度； At为喷管喉部面积； ki为燃气比热比。 2.根据权利要求1所述的考虑燃气性质差异 的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征 在于， 步骤S1中的物理模型参数包括： 燃气密度、 自由容积、 推进剂密度、 推进剂燃速、 推进 剂燃面面积、 推进剂特征速度、 推进剂 燃烧火焰温度、 燃气气 体常数、 燃烧室温度、 燃烧室压 强、 喷管喉部面积， 以及燃气比热比。 3.根据权利要求1所述的考虑燃气性质差异 的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征 在于， 步骤S3中计算下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气余 量mi的具体过程 为： 根据公式： mi,x+1＝mi,x+mbi,x‑mouti,x mbi,x＝ΔtρpiAbi,xri,x 获取下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气 余量mi,x+1； 其中mi,x为当前时刻推进剂i的燃 气质量； mbi,x为上一时间步内推进剂i燃烧产生的燃气质量； mouti,x为上一时间步内推进剂 i 所产生的燃气的流出质量； Δt为时间步长 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221637 A 24.根据权利要求1所述的考虑燃气性质差异 的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征 在于， 步骤S4的具体过程 为： S4‑1、 通过下一时刻不同推进剂产生燃气的燃气余 量mi,x+1， 根据公式： 分别对推进剂i的燃烧火焰温度Ti、 推进剂i的气体常数Ri和推进剂i的平均特征速度ci 进行基于重量成分以及基于能量成分的加权平均， 对应得到加权平均后的燃烧火焰温度 加权平均后的气体常数 和下一时刻的平均特征速度 其中n表示推进剂的总类 数； qi为第i种推进剂的质量占比； cpi为第i种推进剂的定 压比热比； S4‑2、 根据公式： 计算下一时刻混合燃气的物性 参数 5.根据权利要求1所述的考虑燃气性质差异 的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征 在于， 步骤S5中计算下一时刻的燃 速的具体过程 为： 根据燃烧室压强变化获取 下一时刻的燃烧室压强Pc,x+1， 并根据公式： 计算下一时刻的燃 速ri,x+1； 其中ai为燃速系数； ni为压强指数。 6.根据权利要求1所述的考虑燃气性质差异 的多推进剂零维内弹道计算方法， 其特征 在于， 步骤S5中计算下一时刻的燃面 面积的具体方法为： 基于下一时刻的燃速， 计算一个时间步长内燃去的肉厚， 并根据燃面退移算法或者对 已知的燃面肉厚曲线 进行插值， 得到下一时刻的燃面 面积。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221637 A 3