课程设计报告火箭运载能力分析文档格式.docx
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1.417
有效推进剂质量(kg)
14949633770
13950943651
结构质量(kg)
103003843
100394244
发动机推力(N)
2786093565711
2786565708580
发动机秒流量(kg/s)
983.119194.933
983.285244.014
发动机工作时间(s)
152.063173.239
141.881178.887
参考面积
S=d2=8.81413m2,其中d=3.35m;
4
阻力系数
Cd=0.2
2.俯仰角的设计
z改进型1程序角设计方案为:
一子级从90度线性变化到14度,二子级从14度线性变化到2度。
一子级从90度线性变化到18度,二子级从18度线性变化到4度。
二.所用到的计算公式
mdv=
dt
d
p−0.5ρv2c
−mgsinθ
dx=vcosθ
dy=vsinθ
三.编程思想及框图
由于编程的目的是解决求解微分方程的解,所以可以采用计算方法里面的龙格库塔求解法,或者欧拉求解法,我选用的是龙格库塔求解法,我的设计思想是这样的主函数是解方程,另外建立火箭的模型,大气密度用函数计算,整合到mian函数中进行解算,对比两种改进型的高度,速度及距离随时间的变化规律,作出判断。
大气密度模
块
龙格库塔积分模块
火箭模型分改进型一号和改进型二号及第一和第二级
四.程序代码
//头文件rocket3.h
//完成两种改进型火箭的弹道特性计算,作者:
胡攀最后修改:
2008-12-2319:
30
#include"
stdio.h"
math.h"
#ifndefROCKET_H
#defineROCKET_H
doubleru(doubleh);
voidkuta(intn,doublet,doublemidu,doubleh,double*y,voidFct(doublet,doublemidu,double*y,double*f));
//龙格库塔积分函数
voidFct1(doublet,doublemidu,double*y,double*f);
//改进型一号的第一级火箭模型
voidFct2(doublet,doublemidu,double*y,double*f);
//改进型一号的第二级火箭模型
voidFct3(doublet,doublemidu,double*y,double*f);
//改进型二号的第一级火箭模型
voidFct4(doublet,doublemidu,double*y,double*f);
//改进型二号的第二级火箭模型
//大气密度函数
#endif
//主函数
#include<
stdio.h>
math.h>
#include"
rocket3.h"
voidmain()
{
//主函数中各变量定义n是模型状态量数,h是步长,t是时间,midu为大气密度
intn,j;
doubleh,t,tf,midu;
double*y;
FILE*fp;
printf("
请输入积分步长'
h'
.\n"
);
scanf("
%lf"
&
h);
printf("
开始计算改进型一号的运载特性\n"
n=3;
y=newdouble[n];
fp=fopen("
a.text"
"
w"
y[0]=0;
y[1]=0;
y[2]=0;
tf=152.063;
t=0;
for(j=0;
1;
j++)
//改进型一号第一级火箭发动机
midu=ru(y[2]);
kuta(n,t,midu,h,y,Fct1);
t=h*j;
fprintf(fp,"
%lf%lf%lf%lf\n"
t,y[0],y[1],y[2]);
//写进文件a.textif(t>
=tf)
break;
}
第一级火箭分离时,火箭速度%lfm/s,射程%lfm,高度%lfm\n"
y[0],y[1],y[2]);
tf=173.239;
//改进型一号第二级火箭发动机
kuta(n,t,midu,h,y,Fct2);
if(t>
t+152.063,y[0],y[1],y[2]);
//写进文件a.text
第二级火箭分离时,火箭速度%lfm/s,射程%lfm,高度%lfm\n"
开始计算改进型二号的运载特性\n"
fp=fopen("
b.text"
y[0]=0;
y[1]=0;
tf=141.881;
for(j=0;
//改进型二号第一级火箭发动机
kuta(n,t,midu,h,y,Fct3);
//写进文件b.text
tf=178.887;
//改进型二号第二级火箭发动机
kuta(n,t,midu,h,y,Fct4);
t+141.881,y[0],y[1],y[2]);
//火箭各级的函数模型
voidFct1(doublet,doublemidu,double*y,double*f)
doublem,p,Cd,d,s,g,g0,R,st,mf,tf;
Cd=0.2;
//改进型一号第一级火箭发动机
R=6378135;
Cd=0.2;
d=3.35;
s=d*d/4;
g0=9.8;
mf=983.119;
p=2786093;
st=3.1415926/2-t*(76*3.1415926/180)/tf;
m=200509-t*mf;
g=g0*(R/(R+y[2]))*(R/(R+y[2]));
f[0]=(p-0.5*midu*y[0]*y[0]*Cd*s-m*g*sin(st))/m;
f[1]=y[0]*cos(st);
f[2]=y[0]*sin(st);
voidFct2(doublet,doublemidu,double*y,double*f)
//改进型一号第二级火箭发动机
mf=194.933;
p=565711;
st=14*3.1415926/180-t*(12*3.1415926/180)/tf;
m=40713-t*mf;
g=g0*(R/(R+y[2]))*(R/(R+y[2]));
voidFct3(doublet,doublemidu,double*y,double*f)
//改进型二号第一级火箭发动机
mf=983.285;
p=2786565;
st=3.1415926/2-t*(72*3.1415926/180)/tf;
m=200543-t*mf;
voidFct4(doublet,doublemidu,double*y,double*f)
//改进型二号第二级火箭发动机
tf=178.887;
mf=244.014;
p=708580;
st=18*3.1415926/180.0-t*(14*3.1415926/180)/tf;
m=50995-t*mf;
doubleru(doubleh)
doubleT,T0=288.15,ru,ru0=1.2495;
if(h>
=0&
&
h<
=11000)
T=(288.15-0.0065*h);
ru=ru0*pow((T/T0),4.25588);
elseif(h>
=11000&
=20000)
T=216.65;
ru=0.36392/pow(2.718281828459,(h-11000)/6341.62);
=20000&
=32000)
T=(228.65+0.001*(h-20000));
ru=0.088035*pow(216.6/T,35.1632);
=32000&
=47000)
T=228.65+0.0028*(h-32000);
ru=0.013225*pow(228.65/T,13.2011);
=47000&
=51000)
T=270.65;
ru=0.00142754/pow(2.718281828459,((h-47000)/7922.27));
=51000&
=71000)
T=270.65-0.0028*(h-51000);
ru=0.0008616*pow(T/270.65,11.2011);
=71000&
=86000)
T=214.65-0.002*(h-71000);
ru=0.000064211*pow(T/214.65,16.0818);
ru=0;
return(ru);
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Construction/Destruction
//n为状态数,t为时间,h为步长,y为状态指针
voidkuta(intn,doublet,doublemidu,doubleh,double*y,voidFct(doublet,doublemidu,double*y,double*f))
inti;
double*f;
doublek1,k2,k3,k4,k;
f=newdouble[n];
(*Fct)(t,midu,y,f);
for(i=0;
i<
n;
i++)
k=y[i];
k1=f[i];
y[i]=y[i]+k1*h/2;
(*Fct)(t,midu,y,f);
k2=f[i];
y[i]=y[i]+k2*h/2;
k3=f[i];
y[i]=y[i]+k3*h;
k4=f[i];
y[i]=k+(k1+2*k2+2*k3+k4)*h/6;
五.结果图片对比
从上面的图片对比中,我们可以很明白看出,改进型一的发动机工作完毕后速度大,而改进型二的高度大,各有所长。
六课程设计编程体会
从这次的课程设计中,我还是学到了不少东西,比如努力的方向,要在航天方面有所作为,需要学好的东西还有很多。
编程的技巧还有很多,还有C语言中的很多不常用的功能需要补充进知识体系。
针对的课程设计的这次作业,我感觉还是准备不够,虽然说程序自己编出来了,但还是感觉不够令人满意,需要提高的地方还有很多!
我也在努力完善。
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- 课程设计 报告 火箭 运载 能力 分析
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