專利名稱：液體火箭爆炸碎片散布范圍的確定方法
所屬技術(shù)領(lǐng)域一種確定液體火箭爆炸碎片散布范圍的方法，是關(guān)于液體火箭爆炸碎片散布理論性和應(yīng)用性結(jié)合的技術(shù)，包括一套地理信息系統(tǒng)，一種確定爆炸碎片散布的方法，并接入發(fā)射指揮控制中心指揮顯示網(wǎng)絡(luò)使用。隨著衛(wèi)星(導(dǎo)彈)發(fā)射任務(wù)的增多和推進(jìn)劑用量的加大，發(fā)射試驗(yàn)事故爆炸危害性，特別是爆炸碎片散布對(duì)工作人員和設(shè)備、建筑構(gòu)成重大威脅，該方法為發(fā)射場(chǎng)附近居民的疏散、事故發(fā)生時(shí)的搜索救援工作提供依據(jù)。
背景技術(shù)：
對(duì)于液體推進(jìn)劑火箭爆炸碎片散布范圍的預(yù)測(cè)和確定具有非常重要的安全意義。國(guó)內(nèi)外均采用縮比實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行，美國(guó)曾經(jīng)多次做運(yùn)載火箭的縮比實(shí)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)也曾經(jīng)針對(duì)CZ-2E/2F火箭做縮比實(shí)驗(yàn)，但是大比例的縮比實(shí)驗(yàn)置信度不高，而且只適用于火箭在發(fā)射臺(tái)上爆炸的情況，對(duì)于火箭在空中爆炸的情況則無(wú)法確定。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種確定液體火箭爆炸碎片散布范圍的方法，對(duì)國(guó)內(nèi)各種型號(hào)液體火箭在飛行過(guò)程中發(fā)生爆炸時(shí)的碎片散布情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，為發(fā)射場(chǎng)附近居民的疏散提供依據(jù)，在發(fā)生爆炸事故時(shí)快速確定爆炸碎片的散布范圍，為事故救援、現(xiàn)場(chǎng)搜索提供依據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的，即一種液體火箭爆炸碎片散布范圍的確定方法，其特征是方法包括(1)建立一套與火箭飛行航區(qū)相適應(yīng)的地理信息系統(tǒng)，包括①、將火箭飛行航區(qū)的地形數(shù)字化，基于數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)及火箭飛行航區(qū)的城市、道路、廠礦、學(xué)校、人口信息建立一套地理信息系統(tǒng)；
②、將數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)映射到發(fā)射坐標(biāo)系中，對(duì)應(yīng)地面的任意一個(gè)點(diǎn)(Lk，Bk，Hk)，均能確定其在發(fā)射坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(xk，yk，zk)，其中Lk、Bk、Hk分別為地面上某個(gè)點(diǎn)的大地經(jīng)度、大地緯度、大地高程，xk、yk、zk分別為該點(diǎn)在發(fā)射坐標(biāo)系中的3個(gè)坐標(biāo)分量；③、接收、處理、記錄火箭飛行過(guò)程中的遙測(cè)數(shù)據(jù)和外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)；(2)、建立火箭爆炸碎片的分類信息根據(jù)以往爆炸事故后搜索到的碎片，按其外形和來(lái)源將其分為片狀碎片、短粗形碎片、管狀碎片、不規(guī)則形碎片；然后對(duì)每種碎片按其重量進(jìn)行再次分類，對(duì)每種碎片分別測(cè)量其受力面積A、質(zhì)量mp、密度ρ、阻力系數(shù)CD，升力系數(shù)CL，飛行時(shí)的攻角α，將以上信息進(jìn)行存儲(chǔ)；(3)、確定火箭發(fā)生爆炸時(shí)的狀態(tài)根據(jù)接收到的外道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，確定火箭發(fā)生爆炸的時(shí)刻、所處的位置、飛行的速度和剩余的推進(jìn)劑質(zhì)量；參數(shù)均作為確定火箭爆炸碎片的初始條件，其中T-爆炸發(fā)生的時(shí)刻，單位(s)；Xf，Yf，Zf-爆炸發(fā)生時(shí)火箭在發(fā)射坐標(biāo)系中的位置分量，單位(m)；V，Vxf，Vyf，Vzf-爆炸發(fā)生時(shí)火箭在發(fā)射坐標(biāo)系中的速度和3個(gè)坐標(biāo)方向的速度分量，單位(m/s)；M1n-爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的常規(guī)推進(jìn)劑質(zhì)量，單位(kg)；M11-爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的低溫推進(jìn)劑質(zhì)量，單位(kg)。
(4)、確定火箭爆炸模式依據(jù)接收到的外道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的地形數(shù)據(jù)，確定火箭發(fā)生爆炸的模式，按照確定火箭爆炸威力的需要，分為地面爆炸和空中爆炸兩種；(5)、確定火箭爆炸威力爆炸威力用當(dāng)量來(lái)表示，爆炸威力等于推進(jìn)劑總量乘以當(dāng)量系數(shù)，當(dāng)量系數(shù)取值如下，以四氧化二氮加偏二甲肼作推進(jìn)劑時(shí)，地面爆炸取0.1，空中爆炸取0.05；以液氫加液氧作推進(jìn)劑時(shí)取0.6；發(fā)生空中爆炸時(shí)爆炸威力的計(jì)算公式為MTNT＝M1n×0.05+M11×0.6 (I)發(fā)生地面爆炸時(shí)爆炸威力的計(jì)算公式為MTNT＝M1n×0.1+M11×0.6 (II)式中，MTNT為爆炸等效的TNT當(dāng)量，是待求解的量，M1n為爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的常規(guī)推進(jìn)劑質(zhì)量，M11為爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的低溫推進(jìn)劑質(zhì)量；確定爆炸威力后，可以獲得爆炸沖擊波的各項(xiàng)參數(shù)，如比沖量is，側(cè)向壓力ps，用于確定沖擊波對(duì)碎片的加速作用；(6)、確定爆炸碎片初始速度的方法爆炸碎片在爆炸中獲得的速度來(lái)源有兩個(gè)，第一是推進(jìn)劑貯箱爆裂時(shí)碎片受高壓氣體作用而加速，第二是爆炸沖擊波對(duì)碎片的加速作用，采用如下公式確定碎片受高壓氣體作用而獲得的初始速度u=U‾kaqlgU‾=1.2lgP‾+0.91P‾=(p-p0)V0MCaq2k=1.25mp/mc+0.375---(III)]]>公式(III)中，u為碎片獲得的速度，是需要求解的量，U、P、k為中間變量、aq為常數(shù)是爆炸產(chǎn)生的氣體中的音速，p為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的耐壓、p0為常數(shù)是爆炸發(fā)生位置的大氣壓力、V0為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的容積、Mc為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的質(zhì)量、mp為(2)中所確定的碎片的質(zhì)量；上式(III)即可求得碎片受高壓氣體作用而獲得的速度u；采用如下公式確定碎片受爆炸沖擊波作用而獲得的速度v=p0isCDAmpps---(IV)]]>公式(IV)中，v為碎片受沖擊波作用而獲得的速度，是需要求解的量、p0為常數(shù)是爆炸發(fā)生位置的大氣壓力、is為(5)中可以確定的參數(shù)是爆炸沖擊波的比沖量，已知。CD為(2)中可以確定的碎片阻力系數(shù)，已知；A為(2)中所確定的碎片受力面積；已知。mp為(2)中所確定的碎片質(zhì)量，已知；ps為(5)中可以確定的參數(shù)，是爆炸沖擊波的側(cè)向壓力，已知；利用已知條件代入上述方程即可求解碎片受沖擊波作用而獲得的速度v；確定了碎片受高壓氣體作用而獲得的速度u和碎片受沖擊波作用而獲得的速度v，已和爆炸發(fā)生時(shí)刻火箭的飛行速度V，即可按矢量合成向不同方向投射出去的碎片速度Vp，按矢量合成速度的公式如下V→p=V→+u→+v→---(V)]]>(7)、爆炸碎片受力分析及落點(diǎn)確定方法對(duì)爆炸碎片進(jìn)行受力分析，考慮碎片速度方向在oxy平面的情況，內(nèi)可列出碎片飛行的微分方程組如下X··=-ACDρ(X·2+Y·2)2mpcosα+ACLρ(X·2+Y·2)2mpsinαY··=-g-ACDρ(X·2+Y·2)2mpsinα+ACLρ(X·2+Y·2)2mpcosα---(VI)]]>方程組中， 為碎片飛行時(shí)在x方向的加速度， 為碎片飛行時(shí)在x方向的速度， 為碎片飛行時(shí)在y方向的加速度， 為碎片飛行時(shí)在y方向的速度，A為(2)中所確定的碎片受力面積，已知，CD為(2)中可以確定的碎片阻力系數(shù)，已知；CL為(2)中可以確定的碎片升力系數(shù)，已知，ρ為(2)中可以確定的碎片密度，已知；mp為(2)中可以確定的碎片質(zhì)量，已知；α為(2)中可以確定的碎片飛行時(shí)攻角，已知；由于爆炸發(fā)生后碎片的初始位置(x0，y0，0)已知，初始速度 已知，因此可以用迭代法求解碎片飛行中各個(gè)時(shí)刻的位置(xt，yt，0)，并與地理信息系統(tǒng)中的地形數(shù)據(jù)(xt，y1，0)進(jìn)行比較，用迭代法確定出yt＝y(tǒng)1時(shí)停止迭代計(jì)算，碎片已落到地面，碎片的落點(diǎn)坐標(biāo)為(xt，yt，0)；對(duì)于初始速度不在oxy平面內(nèi)的碎片，首先根據(jù)爆炸瞬時(shí)速度V確定其與xy平面的夾角為γ，然后用迭代法確定碎片的落點(diǎn)坐標(biāo)(xtcosγ，yt，xtsinγ)；
(8)、確定爆炸碎片的散布范圍分別確定片狀碎片、短粗形碎片、管狀碎片、不規(guī)則形碎片在爆炸發(fā)生后的始速度，并按不同的方向進(jìn)行速度合成，反復(fù)進(jìn)行迭代計(jì)算求解并記錄其落點(diǎn)，最后對(duì)記錄的落點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定爆炸碎片的散布范圍，在地理信息系統(tǒng)中顯示出來(lái)。
技術(shù)效果本發(fā)明由于所述方法而具有如下的積極效果(1)、利用本發(fā)明可以對(duì)國(guó)內(nèi)各種型號(hào)液體火箭在飛行過(guò)程中發(fā)生爆炸時(shí)的碎片散布情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，為發(fā)射場(chǎng)附近居民的疏散提供依據(jù)；(2)、利用本發(fā)明還可以實(shí)時(shí)接收火箭飛行過(guò)程中的外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，在發(fā)生爆炸事故時(shí)快速確定爆炸碎片的散布范圍，為事故救援、現(xiàn)場(chǎng)搜索提供依據(jù)；(3)、利用本發(fā)明的確定方法對(duì)國(guó)內(nèi)某發(fā)射場(chǎng)兩次爆炸事故的碎片散布情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，其結(jié)果與實(shí)際情況較為吻合；(4)、對(duì)某型號(hào)火箭按理論彈道飛行時(shí)，各飛行時(shí)刻發(fā)射爆炸時(shí)的碎片散布情況見(jiàn)附表1。該型號(hào)火箭在某次發(fā)射過(guò)程中于飛行相對(duì)時(shí)50s發(fā)生爆炸，其爆炸碎片散布情況見(jiàn)附圖2。


附圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
附圖2為國(guó)內(nèi)某型號(hào)火箭飛行相對(duì)時(shí)50s發(fā)生爆炸時(shí)碎片散布范圍實(shí)際散布情況與本發(fā)明確定的散布情況對(duì)比圖，圖中，三角形、長(zhǎng)方形及圓形標(biāo)志為實(shí)際事故中助推器、衛(wèi)星、火箭主要?dú)埡〉穆潼c(diǎn)，矩形虛線框?yàn)槔帽景l(fā)明方法確定的散布范圍。結(jié)果表明爆炸時(shí)碎片散布范圍與本發(fā)明方法預(yù)測(cè)的范圍基本吻合。
附圖3為利用本發(fā)明方法確定的某型號(hào)火箭按理論彈道飛行時(shí)，各飛行時(shí)刻發(fā)生爆炸時(shí)的碎片散布情況對(duì)照表。根據(jù)該表，就可以預(yù)測(cè)該型號(hào)火箭發(fā)射后可能發(fā)生爆炸時(shí)的碎片散布的范圍。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 建立與火箭飛行航區(qū)相適應(yīng)的地理信息系統(tǒng)采用1臺(tái)高性能圖形工作站作為硬件平臺(tái)，研制與之配套的地理信息系統(tǒng)軟件，軟件流程見(jiàn)附圖1。使用MapGis軟件完成地形數(shù)字化，使用Creator terrain軟件依據(jù)數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)生成地形模型，使用MultiGenvego軟件顯示飛行航區(qū)的地形信息以及火箭飛行航區(qū)的城市、道路、廠礦、學(xué)校、人口信息。將系統(tǒng)接入發(fā)射指揮控制中心的指揮顯示網(wǎng)絡(luò)，接收、處理、存貯火箭飛行過(guò)程中的遙測(cè)數(shù)據(jù)和外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)。
實(shí)施例2 對(duì)火箭爆炸碎片進(jìn)行分類根據(jù)以往爆炸后搜索到的碎片，按其外形和來(lái)源將其分為片狀碎片、短粗形碎片、管狀碎片、不規(guī)則形碎片。然后對(duì)每種碎片按其重量分為1kg以下、10kg以下、100kg以下、100kg以上幾種，對(duì)每種碎片分別測(cè)量其阻力面積、質(zhì)量、密度并建立火箭爆炸碎片分類數(shù)據(jù)庫(kù)。
實(shí)施例3 確定火箭發(fā)生爆炸時(shí)的狀態(tài)在火箭飛行過(guò)程中，對(duì)接收到的外道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并進(jìn)行處理。在爆炸發(fā)生后根據(jù)外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)最后的有效時(shí)間判斷火箭發(fā)生爆炸的時(shí)刻，確定火箭發(fā)生爆炸時(shí)所處的位置和飛行的速度，根據(jù)遙測(cè)數(shù)據(jù)中的剩余液位確定火箭爆炸時(shí)貯箱中剩余的推進(jìn)劑質(zhì)量。
實(shí)施例4 確定火箭的爆炸模式在爆炸發(fā)生后，將實(shí)施例3中確定的火箭發(fā)生爆炸時(shí)的位置與實(shí)施例1中對(duì)應(yīng)的地面高程進(jìn)行比較，如果火箭爆炸點(diǎn)的坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)地面坐標(biāo)的高程差小于100m，則確定火箭發(fā)生地面爆炸，否則火箭發(fā)生空中爆炸。
實(shí)施例5 確定火箭的爆炸威力根據(jù)實(shí)施例4確定的爆炸模式，利用實(shí)施例3確定的剩余的推進(jìn)劑質(zhì)量，使用公式(I)或公式(II)確定火箭的爆炸威力，然后根據(jù)爆炸威力獲得爆炸沖擊波的參數(shù)ps和Is。
實(shí)施例6 確定爆炸碎片的初始速度對(duì)實(shí)施例2中確定的各種類型、不同質(zhì)量的爆炸碎片，分別用公式(III)和公式(IV)并結(jié)合實(shí)施例5中確定的爆炸沖擊波參數(shù)，確定碎片在爆炸中獲得的速度和爆炸沖擊波的加速作用，然后使用公式(V)，按矢量合成的原理對(duì)向不同方向投射出去的碎片進(jìn)行速度合成，確定各種爆炸碎片在爆炸發(fā)生后的速度矢量。
實(shí)施例7 確定爆炸碎片的落點(diǎn)對(duì)各種類型、不同質(zhì)量、按不同方向投射出去的爆炸碎片，分別進(jìn)行受力分析，并獲得形如公式(VI)的微分方程組。然后結(jié)合實(shí)施例3確定的初始位置，實(shí)施例6確定的初始速度，用Runge-Kutta法迭代求解其落點(diǎn)位置，迭代過(guò)程中，判斷其落到地面的條件是碎片在發(fā)射坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分量yt與該處地面點(diǎn)y1坐標(biāo)相等。每次迭代結(jié)束后，記錄下落點(diǎn)的坐標(biāo)。
實(shí)施例8 確定爆炸碎片的散布范圍對(duì)實(shí)施例7中記錄的各個(gè)落點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、處理，確定爆炸碎片向在4個(gè)方向上的最遠(yuǎn)落點(diǎn)，即碎片散布的最大范圍，并對(duì)最遠(yuǎn)落點(diǎn)求算術(shù)平均，確定碎片散布范圍的中心，最后將確定的爆炸碎片散布范圍在地理信息系統(tǒng)上顯示出來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種液體火箭爆炸碎片散布范圍的確定方法，其特征是方法包括(1)建立一套與火箭飛行航區(qū)相適應(yīng)的地理信息系統(tǒng)，包括①、將火箭飛行航區(qū)的地形數(shù)字化，基于數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)及火箭飛行航區(qū)的城市、道路、廠礦、學(xué)校、人口信息建立一套地理信息系統(tǒng)；②、將數(shù)字化的地形數(shù)據(jù)映射到發(fā)射坐標(biāo)系中，對(duì)應(yīng)地面的任意一個(gè)點(diǎn)(Lk，Bk，Hk)，均能確定其在發(fā)射坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(xk，yk，zk)，其中Lk、Bk、Hk分別為地面上某個(gè)點(diǎn)的大地經(jīng)度、大地緯度、大地高程，xk、yk、zk分別為該點(diǎn)在發(fā)射坐標(biāo)系中的3個(gè)坐標(biāo)分量；③、接收、處理、記錄火箭飛行過(guò)程中的遙測(cè)數(shù)據(jù)和外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)；(2)、建立火箭爆炸碎片的分類信息根據(jù)以往爆炸事故后搜索到的碎片，按其外形和來(lái)源將其分為片狀碎片、短粗形碎片、管狀碎片、不規(guī)則形碎片；然后對(duì)每種碎片按其重量進(jìn)行再次分類，對(duì)每種碎片分別測(cè)量其受力面積A、質(zhì)量mp、密度ρ、阻力系數(shù)CD，升力系數(shù)CL，飛行時(shí)的攻角α，將以上信息進(jìn)行存儲(chǔ)；(3)、確定火箭發(fā)生爆炸時(shí)的狀態(tài)根據(jù)接收到的外道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，確定火箭發(fā)生爆炸的時(shí)刻、所處的位置、飛行的速度和剩余的推進(jìn)劑質(zhì)量；(4)、確定火箭爆炸模式依據(jù)接收到的外道測(cè)量數(shù)據(jù)和遙測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的地形數(shù)據(jù)，確定火箭發(fā)生爆炸的模式，按照確定火箭爆炸威力的需要，分為地面爆炸和空中爆炸兩種；(5)、確定火箭爆炸威力爆炸威力用當(dāng)量來(lái)表示，爆炸威力等于推進(jìn)劑總量乘以當(dāng)量系數(shù)，當(dāng)量系數(shù)取值如下，以四氧化二氮加偏二甲肼作推進(jìn)劑時(shí)，地面爆炸取0.1，空中爆炸取0.05；以液氫加液氧作推進(jìn)劑時(shí)取0.6；發(fā)生空中爆炸時(shí)爆炸威力的計(jì)算公式為MTNT＝Mln×0.05+Mll×0.6 (I)發(fā)生地面爆炸時(shí)爆炸威力的計(jì)算公式為MTNT＝Mln×0.1+Mll×0.6(II)式中，MTNT為爆炸等效的TNT當(dāng)量，是待求解的量，Mln為爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的常規(guī)推進(jìn)劑質(zhì)量，Mll為爆炸發(fā)生時(shí)火箭上剩余的低溫推進(jìn)劑質(zhì)量；確定爆炸威力后，可以獲得爆炸沖擊波的各項(xiàng)參數(shù)，如比沖量is，側(cè)向壓力ps，用于確定沖擊波對(duì)碎片的加速作用；(6)、確定爆炸碎片初始速度的方法爆炸碎片在爆炸中獲得的速度來(lái)源有兩個(gè)，第一是推進(jìn)劑貯箱爆裂時(shí)碎片受高壓氣體作用而加速，第二是爆炸沖擊波對(duì)碎片的加速作用，采用如下公式確定碎片受高壓氣體作用而獲得的初始速度u=U‾kaqlgU‾=1.2lgP‾+0.91P‾=(p-p0)V0MCaq2k=1.25mp/mc+0.375---(III)]]>公式(III)中，u為碎片獲得的速度，是需要求解的量，U、P、k為中間變量、aq為常數(shù)是爆炸產(chǎn)生的氣體中的音速，p為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的耐壓、p0為常數(shù)是爆炸發(fā)生位置的大氣壓力、V0為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的容積、MC為常數(shù)是推進(jìn)劑貯箱的質(zhì)量、mp為(2)中所確定的碎片的質(zhì)量；上式(III)即可求得碎片受高壓氣體作用而獲得的速度u；采用如下公式確定碎片受爆炸沖擊波作用而獲得的速度v=p0isCDAmpps---(IV)]]>公式(IV)中，v為碎片受沖擊波作用而獲得的速度，是需要求解的量、p0為常數(shù)是爆炸發(fā)生位置的大氣壓力、is為(5)中可以確定的參數(shù)是爆炸沖擊波的比沖量，已知，CD為(2)中可以確定的碎片阻力系數(shù)，已知；A為(2)中所確定的碎片受力面積；已知。mp為(2)中所確定的碎片顧量，已知；ps為(5)中可以確定的參數(shù)，是爆炸沖擊波的側(cè)向壓力，已知利用已知條件代入上述方程即可求解碎片受沖擊波作用而獲得的速度v；確定了碎片受高壓氣體作用而獲得的速度u和碎片受沖擊波作用而獲得的速度v，已和爆炸發(fā)生時(shí)刻火箭的飛行速度V，即可按矢量合成向不同方向投射出去的碎片速度Vp，按矢量合成速度的公式如下V→p=V→+u→+v→---(V)]]>(7)、爆炸碎片受力分析及落點(diǎn)確定方法對(duì)爆炸碎片進(jìn)行受力分析，考慮碎片速度方向在oxy平面的情況，內(nèi)可列出碎片飛行的微分方程組如下X··=-ACDρ(X·2+Y·2)2mpcasα+ACLρ(X·2+Y·2)2mpsinαY··=-g-ACDρ(X·2+Y·2)2mpsinα+ACLρ(X·2+Y·2)2mpcosα---(VI)]]>方程組中， 為碎片飛行時(shí)在x方向的加速度， 為碎片飛行時(shí)在x方向的速度， 為碎片飛行時(shí)在y方向的加速度， 為碎片飛行時(shí)在y方向的速度，A為(2)中所確定的碎片受力面積，已知，CD為(2)中可以確定的碎片阻力系數(shù)，已知；CL為(2)中可以確定的碎片升力系數(shù)，已知，ρ為(2)中可以確定的碎片密度，已知；mp為(2)中可以確定的碎片質(zhì)量，已知；α為(2)中可以確定的碎片飛行時(shí)攻角，已知；由于爆炸發(fā)生后碎片的初始位置(x0，y0，0)已知，初始速度 已知，因此可以用迭代法求解碎片飛行中各個(gè)時(shí)刻的位置(xt，yt，0)，并與地理信息系統(tǒng)中的地形數(shù)據(jù)(xt，yl，0)進(jìn)行比較，用迭代法確定出yt＝y(tǒng)l時(shí)停止迭代計(jì)算，碎片已落到地面，碎片的落點(diǎn)坐標(biāo)為(xt，yt，0)；對(duì)于初始速度不在oxy平面內(nèi)的碎片，首先根據(jù)爆炸瞬時(shí)速度V確定其與xy平面的夾角為γ，然后用迭代法確定碎片的落點(diǎn)坐標(biāo)(xtcosγ，yt，xtsinγ)；(8)、確定爆炸碎片的散布范圍分別確定片狀碎片、短粗形碎片、管狀碎片、不規(guī)則形碎片在爆炸發(fā)生后的始速度，并按不同的方向進(jìn)行速度合成，反復(fù)進(jìn)行迭代計(jì)算求解并記錄其落點(diǎn)，最后對(duì)記錄的落點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定爆炸碎片的散布范圍，在地理信息系統(tǒng)中顯示出來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種液體火箭爆炸碎片散布范圍的確定方法，包括(1)建立一套與火箭飛行航區(qū)相適應(yīng)的地理信息系統(tǒng)，(2)建立火箭爆炸碎片的分類信息；(3)確定火箭發(fā)生爆炸時(shí)的狀態(tài)；(4)確定火箭爆炸模式，(5)確定火箭爆炸威力；(6)確定爆炸碎片初始速度的方法，(7)爆炸碎片受力分析及落點(diǎn)的確定；(8)確定并顯示爆炸碎片的散布范圍。本發(fā)明由于所述方法而具有如下的積極效果能夠?yàn)榘l(fā)射場(chǎng)附近居民的疏散，為事故救援、現(xiàn)場(chǎng)搜索提供依據(jù)。方法在預(yù)測(cè)結(jié)果上具有一定的可靠性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)F02K9/00GK1796230SQ200410081539
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者周敏, 柴毅, 李尚福, 高波, 張志芬, 魏洪波, 郭茂耘 申請(qǐng)人:西昌衛(wèi)星發(fā)射中心, 重慶大學(xué)