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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明涉及一种多碎片进入大气层后的动力学轨迹仿真方法，属于空间环境、计算机仿真技术领域，其包括以下步骤：S1，选择碎片并确定碎片性质；S2，建立主球坐标系；S3，建立爆炸波模型；S4，获得单或双冲击区与使用斜激波驻点压强修正的气动升阻力系数；S5，选择当前次级碎片的下一个次级碎片，和主碎片组成一组数据，返回步骤S2；如果所有的次球碎片都已遍历完成，则结束循环；S6，根据轨迹动力学方程得到动力学轨迹仿真。该方法可应用于不同半径比和相对位置情况下次球受主球弓形激波影响时气动升阻力系数的情况，在计算效率显著提高的情况下可对高超声速多碎片进入大气层后的动力学轨迹进行更准确的仿真。

主权项：1.一种多碎片进入大气层后的动力学轨迹仿真方法，其特征在于：其包括以下具体步骤：S1，选择碎片，并确定碎片性质；首先，从多个碎片中选出半径最大的碎片，记为主碎片；在剩余碎片中，依照来流方向确定在主碎片身后的碎片，记为次级碎片；主碎片和在主碎片之前的碎片的气动升阻力系数为常值，气动升阻力系数包括空气阻力系数和空气升力系数；将次级碎片按照半径由小到大排序后，按照半径增大的顺序，依次将次级碎片与主碎片作为一组数据，执行步骤S2；S2，建立主球坐标系；将当前所选次级碎片和主碎片都视为球体，主碎片被称为主球，当前所选次级碎片被称为次球，建立主球坐标系；S3，建立爆炸波模型；对于高超声速下主球形成的弓形激波，使用爆炸波模型，根据爆炸波模拟主球弓形激波的波后气动环境可得出次球的CD和CL， 其中，CD为次球表面的空气阻力系数，CL为次球表面的空气升力系数，pstag2′为归一化后的次球驻点压强，d1为主球直径；d2为次球直径；x为次球质心相对主球质心的位置在主球坐标系X轴的分量，y为次球质心相对主球质心的位置在主球坐标系Y轴的分量；δ为爆炸波模拟的主球激波后的气流折角；S4，获得单或双冲击区的气动升阻力系数；根据次球在主球坐标系平面上的坐标x,y，可由式2计算爆炸波半径Rs，之后根据次球质心在不同y坐标处的气动升阻力系数计算方式为：1当时，次球的CD和CL即按照式11计算；2当时，次球的CD和CL按照式16计算，如下所示： 其中，CUD表示单冲击区的空气阻力系数；CLD表示双冲击区的空气阻力系数；CLmax为在y＝Rs处采用修正得到的空气升力系数，为由斜激波公式得到的主球激波后的次球表面驻点压强，CLmin为在处由公式11得到的次球表面的空气升力系数，f为与斜激波有关的比例系数；3当时，次球的CD和CL如公式19所示； 其中，CD1为主球空气阻力系数，Rs为爆炸波半径，CDmax为在爆炸波半径Rs处的次球表面的空气阻力系数，CUD表示单冲击区的空气阻力系数，CLD表示双冲击区的空气阻力系数，为由斜激波公式得到的主球激波后的次球表面驻点压强，pstag2_Rs′为在y＝Rs处归一化后的次球驻点压强；4当时，次球的空气阻力系数和空气升力系数与主球相同；S5，选择当前次级碎片的下一个次级碎片，和主碎片组成一组数据，返回步骤S2；如果所有的次球碎片都已遍历完成，则结束循环，此时可知所有碎片的空气阻力系数和空气升力系数；S6，根据轨迹动力学方程得到动力学轨迹仿真；对每个碎片根据轨迹动力学方程分别进行动力学轨迹仿真，最终得到多碎片进入大气层后的动力学轨迹仿真。

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