本發明提供了一種運載火箭末級再入預報方法：獲取運載火箭末級再入大氣層前的運動參數；實例化通用運載火箭末級參數化模型，并設置通用運載火箭末級參數化模型中每個組件物理特性參數，之后，在每個計算周期重復執行如下步驟直到運載火箭末級到達地球表面或者運載火箭末級任一組件平均表面溫度到達熔點：依據實例化通用運載火箭末級參數化模型，根據運載火箭末級的高度、飛行速度，計算運載火箭末級所受的氣動力、氣動熱；根據運載火箭末級所受到的氣動力，更新運載火箭末級飛行速度，根據運載火箭末級所受到的氣動熱，以及運載火箭末級每個組件物理特性參數，更新運載火箭末級每個組件平均表面溫度；更新運載火箭末級的位置。

技術領域

本發明涉及一種運載火箭末級再入預報方法，實現了廢棄運載火箭末級的再入預報分析，屬于運載火箭技術領域。

背景技術

運載火箭末級類空間目標無控制再入大氣可能會對地面產生很大威脅，開展運載火箭末級再入預報技術研究，形成快速估算方法，對于防范運載火箭末級再入風險具有重要的應用價值。

運載火箭末級類空間目標無控制再入預報的基本原理與載人飛船、再入彈頭、航天飛機等飛行器再入大氣的彈道計算原理基本相同，其模型基礎是飛行器的運動方程。目前運動方程的數學表達形式已經非常完美，但是由于運載火箭末級在再入過程中的固有特點，如無控制、姿態不穩定、極高面質比和質量分布不均勻等，人們對于運載火箭末級再入過程物理機制缺乏精密的理解，數學模型及其參數存在較大誤差，方程也不能用嚴格的解析法求解，針對運載火箭末級的精密再入預報仍是一項艱巨的挑戰。對于預計運載火箭末級的撞擊時間和地點而言，尤其如此。

為了估計運載火箭末級類復雜外形物體再入預報所必需的氣動參數，傳統方法需要對運載火箭末級所在的流場區域進行三維建模，然后進行三維網格剖分，基于剖分的網格應用流體力學方程進行流場計算，最后根據運載火箭末級表面區域網格的壓強值積分計算得到它的氣動參數。一次計算所耗費的時間和計算機資源都十分可觀。而運載火箭末級以幾十倍聲速的速度再入大氣，在到達地球表面的減速飛行過程中，需要跨越自由分子流、過渡流和連續流狀態，經歷高超聲速、超聲速和亞聲速等不同的速度范圍。這樣的計算方法難以保證再入預報所需要的快速的計算速度。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種運載火箭末級再入預報方法，實現了運載火箭末級再入氣動參數的快速估算，進一步獲得運載火箭再入軌跡的快速計算，滿足運載火箭末級再入預報的需求。

本發明的技術解決方案是：一種運載火箭末級再入預報方法，該方法包括如下步驟：

(1)、獲取運載火箭末級再入大氣層前的運動參數，包括：運載火箭末級在再入點的位置、飛行速度、平均表面溫度；

(2)、根據實際的運載火箭末級形狀構造，實例化通用運載火箭末級參數化模型，并設置通用運載火箭末級參數化模型中每個組件物理特性參數，所述物理特性參數包括：組件的材料、材料密度、比熱、熔點、平均表面溫度；

之后，在每個計算周期執行如下步驟：

(3)、依據實例化通用運載火箭末級參數化模型，根據運載火箭末級的高度、飛行速度，計算運載火箭末級所受的氣動力、氣動熱；

(4)、根據運載火箭末級所受到的氣動力，更新運載火箭末級飛行速度，根據運載火箭末級所受到的氣動熱，以及運載火箭末級每個組件的物理特性參數，更新運載火箭末級每個組件平均表面溫度；

(5)、根據運載火箭末級的飛行速度和前一個計算周期運載火箭末級的位置，更新運載火箭末級的位置；

(6)、重復進行步驟(3)～(5)，直到運載火箭末級到達地球表面或者運載火箭末級任意一個組件平均表面溫度到達熔點。

所述步驟(3)包括如下步驟：