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
至乐活着12 小时前
深入解析跳表SkipList:原理、实现与性能优化实战
数据结构·算法·跳表·skiplist·java实现
Jerry13 小时前
LeetCode 383. 赎金信
算法
ai产品老杨13 小时前
H264 H265视频分析常见问题和排查清单
人工智能·算法·音视频
Jerry14 小时前
LeetCode 454. 四数相加 II
算法
可编程芯片开发14 小时前
基于CPS-SPWM链式STATCOM系统在电压不平衡环境下控制策略的simulink建模与仿真
算法
Jerry15 小时前
LeetCode 202. 快乐数
算法
hans汉斯15 小时前
基于改进交叉熵损失函数与Transformer的心电信号高风险分类研究
功能测试·深度学习·算法·yolo·目标检测·分类·transformer
Jerry15 小时前
LeetCode 349. 两个数组的交集
算法
YuK.W16 小时前
Leetcode100: 70.爬楼梯、118.杨辉三角、198.打家劫舍
java·算法·leetcode
随意起个昵称16 小时前
状压dp-基础题目2([USACO12MAR] Cows in a Skyscraper G)
c++·算法·动态规划