大气密度对运载火箭飞行的qα max 精度影响及建模分析

基于运载火箭是在真实大气密度中飞行，本文以2017年8月1日-2019年7月31日高垂直分辨率探空资料为例，分析参考大气密度与真实大气密度、以及对应的 qα max 之间差异特征，最后建立订正模型，研究结果表明：1)密度偏差、相对偏差随高度变化特征与季节有关，有较明显的年内变化特征；2)qα max 偏差随时间呈现“M”字型变化特征，其值范围为-217.1721～219.0648 Pa·rad，平均值为-9.4684 Pa·rad，在(-20，0］区间范围内占有率最大(20.4110%)；3)qα max 偏差具有明显的年内变化、季节变化特征，在1-3月和11-12月为正偏差、4-10月为负偏差，春、夏、秋季均为负偏差，冬季为正偏差；4)利用多元线性回归建立订正模型能较好地提高参考大气密度得到的qα max 精度，其中，偏差由-36.1569 Pa·rad减少到-7.7012 Pa·rad、绝对差由49.3254 Pa·rad减小到 20.3244 Pa·rad，因此，在分析大气环境对运载火箭飞行影响时，应采用真实大气密度代替参考大气密度进行计算。     

风偏差对火箭最大气动载荷精度的影响

高空风的预报精度对运载火箭的飞行安全有重要影响,主要表现在对运载火箭飞行中的最大气动载荷的精度影响。以某地区实况风为基准,分析了高空风预报值产生的风偏差对火箭最大气动载荷参数精度的影响。结果表明:最大气动载荷预报值的精度随高空风预报时效延长而降低,其相对误差从第1天的5.68%增长到第11天的26.49%;且最大气动载荷预报值精度与季节有关,该预报精度在秋季最高,春季最低。研究结果在火箭发射的飞行保障及安全决策方面具有参考价值。      

火箭最大气动载荷预报精度及建模订正分析

以qa_max实况值为基准，分析了火箭最大气动载荷预报值精度随预报天数的变化特征。发现在预报天数1～11天内，最大气动载荷预报值精度随预报天数延长而降低，其绝对差从225.78 Pa·rad(第1天)增长到533.87 Pa·rad(第11天)、相对误差由10.97%(第1天)增大到24.54%(第11天);利用多元线性回归方法建立最大气动载荷预报值订正模型，可提高各预报天数的最大气动载荷预报值精度，平均绝对差由402.45 Pa·rad减小到309.82 Pa·rad,平均相对误差由17.71%减小到14.60%,这些发现对于火箭发射前的安全飞行保障具有参考价值。