摘要：对固体运载火箭在铁路运输过程中出现侧翻异常工况下的安全性进行研究,在调研、分析多种减振吸能方案的基础上,提出了缓冲气囊和蜂窝金属组合的侧翻吸能系统技术方案。采用Hypermesh和LS-DYNA软件进行侧翻仿真计算,结果表明:该方案可将火箭侧翻跌落的加速度由27g降为8.91g,发射筒与车厢的接触碰撞力由382.59kN降为无接触,可明显提高固体运载火箭在铁路运输侧翻等异常工况下的生存能力,为后续固体运载火箭专用铁路车的设计提供重要指导。

摘要：通过采用牛顿迭代法快速优化发射方位角,克服了发射方位角初值偏差过大的缺陷,极大缩短了优化时间。通过采用基于特征参数网格化的程序角优化设计技术,建立了程序角设计参数数据库,在机动发射的情况下能够快速进行参数插值,避免了大量优化计算过程,有力地支持了机动发射情况下发射轨道的快速生成。最后通过仿真证明设计算法的有效性和正确性。

摘要：研究多级固体运载火箭轨迹/总体参数一体化优化设计问题。建立了固体运载火箭轨迹/总体参数一体化优化设计相关数学模型,包括质量模型、动力模型、气动力模型和飞行程序控制模型,确定了轨迹/总体参数一体化优化问题的目标函数、设计变量和约束条件,提出了将自适应遗传算法和序列二次规划方法相结合的高效、高精度序贯混合优化算法,实现了固体运载火箭轨迹/总体参数一体化优化设计。仿真结果表明,与总体单位设计的原方案相比,优化方案运载火箭起飞质量减小13.62%,终端约束和路径约束均得到很好满足。其结果可为固体运载火箭总体优化设计研究提供理论参考。

摘要：为解决固体运载火箭多级组合设计时多指标、多属性、多方案导致的方案优选和评价耗时长、效率低的问题,提出一种基于信息熵概念和变权综合原理相结合的逼近于理想排序(TOPSIS)多属性评价方法,通过构造折衷型状态变权向量,建立固体运载火箭多级组合方案优选评价模型,并开展固体运载火箭多级动力组合评价、方案排序优选等研究工作。经实例分析表明,信息熵变权综合TOPSIS方法能够有效解决固体运载火箭多级组合方案评估、排序与优选问题,达到快速设计的目的,与传统优化方法相比,具有快速、灵活和高效的优点。

摘要：研究固体运载火箭多学科集成优化设计技术问题。通过分析固体运载火箭传统串行解耦设计模式存在的诸多不足,提出固体运载火箭多学科集成优化设计新模式;为实现该设计新模式,论文围绕系统顶层框架设计、多学科专业工具集成、多学科协同流程引擎以及设计探索工具集成等关键技术开展研究,设计并实现固体运载火箭多学科集成优化设计系统;构建固体运载火箭发动机、气动特性、质量特性和弹道特性等多学科专业模型,并封装集成为多学科集成优化设计系统的可重用组件;最后基于多学科集成优化设计系统解决一个44维设计变量的固体运载火箭总体方案优化设计问题,将方案论证时间缩短到28 h以内。应用案例表明集成优化设计系统能够充分挖掘设计潜力,显著提高设计效率和设计水平。

摘要：固体运载火箭设计属于典型的多学科设计问题,为提高固体运载火箭设计水平和缩短研制周期,提出了基于物理规划的固体运载火箭多学科设计优化方法。建立了固体运载火箭多学科系统分析模型,以卫星轨道设计计算得到的运载火箭关机点参数和最小火箭起飞质量为设计准则,采用物理规划方法构造系统级火箭总体设计优化模型,以发动机总体性能指标为设计准则,采用物理规划方法构造子系统级发动机设计优化模型。通过系统级总体设计优化和并行的子系统级发动机设计优化的嵌套循环,得到满足火箭运载能力的各级固体发动机最优设计结果,即得到内外弹道相匹配的发动机最优推力-时间曲线。

摘要：常规含铝17%的复合推进剂完全燃烧后火箭喷流中Al2O3的质量分数高达32%,如此高质量分数的凝相粒子会导致分离过程中火箭前、后封头受力情况发生变化。首先基于开排焰窗口式固体运载火箭级间热分离过程,建立火箭级间热分离的三维流场数值仿真模型。随后通过数值模拟分别研究了考虑和不考虑凝相颗粒影响条件下的固体运载火箭级间热分离过程的级间段流场特征。结果表明,固体火箭级间分离过程中,级间流场变化剧烈,级间段流场存在激波、膨胀波、流动分离、边界层分离和涡旋等复杂的流动现象;随着分离距离的增加,下面级前封头上的平均压强在振荡后持续提高;上面级后封头上的平均压强前段缓慢上升、后段迅速下降,并逐渐趋近于环境压强。所得结果为指导级间段热防护设计以及火箭级间分离方案设计提供了理论依据。

摘要：研究固体运载火箭多学科协同设计优化问题。建立固体运载火箭多学科设计优化相关学科模型,包括总体学科、推进学科、气动学科、质量学科和弹道学科模型,构建固体运载火箭协同优化设计框架;提出含序贯策略的改进协同优化方法,解决固体运载火箭学科间耦合变量过多带来的系统级设计变量规模过大问题,实现固体运载火箭多学科协同设计优化。仿真结果表明,优化方案的运载火箭起飞质量比基线方案减小7.1%,优化方法具有较高的智能化和自动化水平,提高了设计水平,降低了设计难度。

摘要：应用粒子群优化算法研究了固体运载火箭上升段弹道优化设计问题。设计了固体运载火箭上升段飞行程序,构建了固体运载火箭弹道优化设计问题的粒子群算法,通过控制参数改进和引入函数拉伸策略,对算法进行了改进。仿真计算结果表明,粒子群优化算法能有效解决固体运载火箭弹道优化设计问题,优化方案末助推级液体推进剂消耗比原方案减少11.1%,算法收敛速度快,需设置参数少,易于工程实现。可为固体运载火箭弹道优化设计提供理论参考。

摘要：为了解决固体运载火箭总体优化过程中学科耦合性强、计算复杂、设计效率低等问题,建立了多级固体运载火箭的几何外形、质量、气动、推进、弹道/制导等学科模型,将多级运载火箭分成若干个子级火箭,并通过级间飞行状态连续性条件连接到一起,形成系统级和子系统级的框架。设计了并行方式和串行方式2种子系统的优化流程,以起飞总重最小为目标进行了多学科设计优化(MDO)。结果显示,这2种分级优化的方法与多学科可行(MDF)方法相比能减小优化过程中的迭代次数,得到更好的优化结果,从而验证了分级优化方法在多级固体运载火箭MDO的可行性与优越性。