飞行器转动惯量叠加

简介

在飞行器总体设计过程中会涉及到转动惯量张量叠加。对于一个固体推进剂飞行器,已知推进剂装药燃尽后的转动惯量张量(纯结构),需要计算燃烧过程中飞行器整体的转动惯量张量。

计算

以飞行器头部为转动惯量张量的参考点,x轴指向尾喷管

燃烧过程中的转动惯量张量为纯结构与推进剂的叠加
I = I 0 + I p {\bf{I}} = {{\bf{I}}0} + {{\bf{I}}{\rm{p}}} I=I0+Ip

而推进剂的转动惯量张量需要运用平行轴定理计算
I p = I x x I x y I x z I y x I y y + h 2 m p I y z I z x I z y I z z + h 2 m p \mathbf{I}_{\mathrm{p}}=\left\\begin{array}{ccc} I_{x x} \& I_{x y} \& I_{x z} \\\\ I_{y x} \& I_{y y}+h\^{2} m_{\\mathrm{p}} \& I_{y z} \\\\ I_{z x} \& I_{z y} \& I_{z z}+h\^{2} m_{\\mathrm{p}} \\end{array}\\right Ip=⎣⎡IxxIyxIzxIxyIyy+h2mpIzyIxzIyzIzz+h2mp⎦⎤

式中 m p m_p mp为当前装药质量, h h h为装药局部坐标系的原点与飞行器头部之间的距离, I x x I_xx Ixx, I x y I_xy Ixy...等为装药局部坐标系下所得的转动惯量,定义式为
I x x = ∫ ( y 2 + z 2 ) d m , I x y = − ∫ x y d m {I_{xx}} = \int {\left( {{y^2} + {z^2}} \right){\rm{d}}m,} {\rm{ }}{I_{xy}} = - \int {xy{\rm{d}}m} Ixx=∫(y2+z2)dm,Ixy=−∫xydm

一般地,由于装药的旋转对称性,非对角线元素均为0

质心位置的叠加如下
c = m 0 c 0 + m p c p m 0 + m p = m 0 c 0 + m p ( h + c p , l o c a l ) m 0 + m p c = {{{m_0}{c_0} + {m_{\rm{p}}}{c_{\rm{p}}}} \over {{m_0} + {m_{\rm{p}}}}} = {{{m_0}{c_0} + {m_{\rm{p}}}\left( {h + {c_{{\rm{p,local}}}}} \right)} \over {{m_0} + {m_{\rm{p}}}}} c=m0+mpm0c0+mpcp=m0+mpm0c0+mp(h+cp,local)

相关推荐
旖-旎4 小时前
《LeetCode 416 分割等和子集》
c++·算法·leetcode·动态规划·背包问题
Jasmine_llq4 小时前
《P15798 [GESP202603 五级] 有限不循环小数》
算法·有限小数判定数论定理·质因子约分检验·枚举生成合法数字·哈希集合去重·快速 io 优化
学计算机的计算基4 小时前
操作系统八股文:进程与线程全面梳理(附调度算法+IPC+锁机制)
java·算法
xyy1235 小时前
C# Polly 弹性策略库指南
算法
geovindu6 小时前
go: Recursion Algorithm
开发语言·后端·算法·golang·递归算法
Shadow(⊙o⊙)7 小时前
日志与线程池
linux·c++·算法
冷小鱼7 小时前
AI Agent 的核心算法:多智能体协作(Multi-Agent Systems)
前端·人工智能·算法·multi-agent·多智能体协作·systems
QN1幻化引擎7 小时前
# DalinX V8 灵鉴 V2:12维意识评测框架 —— 从 Tononi IIT 到 Friston FEP 的理论统一
数据库·人工智能·算法·机器学习·数据挖掘·agi
牧以南歌〆7 小时前
数据结构<一>顺序表
c语言·数据结构·算法