一类大型捆绑火箭的通用姿态动力学模型

摘要

针对我国传统捆绑火箭姿态动力学模型存在的局限性,以含任意个助推、贮箱和发动机的捆绑火箭为研究对象,基于柔性多体动力学理论,采用真伪坐标形式的拉格朗日方程详细推导了大型捆绑火箭的非线性全量动力学模型,对该全量模型进行必要的简化和线性化后,得到了一类大型捆绑火箭的线性小偏差形式的通用姿态动力学模型.该模型能全面地反映刚体运动、液体晃动、箭体复杂三维弹性振动和传动装置-摆动发动机系统的局部振动之间的耦合关系,特别是充分反映了箭体弹性振动与刚体运动之间的惯性耦合关系.作为新模型的应用实例,给出了某型捆绑火箭的部分姿态运动仿真结果.新模型是对传统捆绑火箭姿态动力学模型的修正和完善,得到的通用模型不仅适用于捆绑火箭,还适用于串联火箭,对大型捆绑火箭的姿态控制系统设计具有一定参考价值.