(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210829293.9 (22)申请日 2022.07.15 (71)申请人 北京宇航系统工程研究所 地址 100076 北京市丰台区南大红门路1号 (72)发明人 李东　王珏　苏虹　娄路亮　何魏　 宋漪萍　王乾　袁水林　吴洁　 王浩苏　王庆伟　金杰　李茂　 (74)专利代理 机构 北京华夏正 合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11017 专利代理师 韩登营 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 运载火箭底部燃气射流加热的计算方法及 温度预警方法 (57)摘要 本申请属于运载火箭热环 境设计领域。 具体 提供一种运载火箭底部燃气射流加热的计算方 法及温度预警方法， 所述运载火箭包括一个芯级 箭体以及均匀分布于所述芯级箭体周围的4个助 推器； 其中， 所述芯级箭体底部设置有2台液氢液 氧发动机， 每个所述助推器底部设置有2台液氧 煤油发动机； 所述计算方法包括： 根据各台发动 机的燃气射流的角系数确定相应燃气射流产生 的热流量； 对 所述各台发动机的燃气射流产生的 热流量进行线性叠加获得所述芯级箭体底部射 流产生的热流量。 基于本申请提供的技术方案， 可以准确计算出燃气射 流热环境的热流 量。 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 CN 115270438 A 2022.11.01 CN 115270438 A 1.一种运载火箭底部燃气射流加热的计算方法， 所述运载火箭包括一个芯级箭体以及 均匀分布于所述芯级箭体周围的4个助推器； 其中， 所述芯级箭体底部设置有2台液氢液氧 发动机， 每 个所述助推 器底部设置有2台液 氧煤油发动机； 其特 征在于， 所述计算方法包括： 根据各台发动机的燃气射 流的角系数确定相应燃气射 流产生的热流 量； 对所述各台发动机的燃气射流产生的热流量进行叠加获得所述芯级箭体底部射流产 生的热流 量。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述各台发动机的燃气射流的角系数的确 定过程包括： 以所述发动机的喷管出口的中心为坐标原点建立直角坐标系， x轴表示距离所述喷管 出口中心的横向距离， y轴表示距离所述喷管 出口中心的纵向距离； 所述发动机的燃气射 流在点 （r， h） 处的角系数按下式确定： 其中， ， 为所述发动机的燃气 射流在点 （r， h） 处的角系数， R为所述喷管出口的半径， r为距离喷管出口中心点的横向距 离， h为距离喷管 出口中心点的纵向距离 。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据各台发动机的燃气射流的角系数 确定相应燃气射 流产生的热流 量， 包括： 按下式确定各台发动机 燃气射流产生的热流 量： 其中， 为各台发动机燃气射流产生的热流量， 为燃料当量的辐射系数， 为所述发动机的燃气射流在点 （r， h） 处的角系数， 为燃气射流的外表面的温 度。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 当所述发动机为液 氢液氧发动机时， 所述燃料当量的辐射系数为0.5 。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 还 包括： 当所述发动机为液 氧煤油发动机时， 所述燃料当量的辐射系数为0.8。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述各台发动机的燃气射流产生的 热流量进行线性叠加获得 所述芯级箭体底部射 流产生的热流 量， 包括： 获取液氢液氧发动机的遮挡 系数和液 氧煤油发动机的遮挡 系数； 基于所述液氢液氧发动机的遮挡系数、 所述液氢液氧发动机的燃气射流产生的热流 量、 所述液氧煤油发动机的遮挡系 数、 以及所述液氧煤油发动机的燃气射流产生的热流量 来确定所述芯级箭体底部射 流产生的热流 量。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特 征在于， 所述液 氢液氧发动机的遮挡 系数为0.25； 所述液氧煤油发动机的遮挡 系数为0.5 。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述液氢液氧发动机的遮挡系权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270438 A 2数、 所述液氢液氧发动机的燃气射流产生的热流量、 所述液氧煤油发动机的遮挡系数、 以及 所述液氧煤油发动机的燃气射流产生的热流量来确定所述芯级箭体底部射流产生的热流 量， 包括： 按下式确定所述芯级箭体底部中心位置处的热流 量： 其中， 为所述芯级箭体底部中心 位置处的热流量， 为液氢液氧发动机I 的射流产生的热流量， 为液氢液氧发动机II的射流产生的热流量， 为液氧煤油 发动机的遮挡系数， 为液氧煤油发动机I的射流产生的热流量， 为液氧 煤油发动机I I的射流产生的热流 量； 所述液氢液氧发动机I和所述液 氢液氧发动机I I为芯级箭体底部的2台发动机； 所述液氧煤油发动机I和所述液氧煤油发动机II为同一助推器底部的2台发动机， 所述 液氧煤油发动机I为远离所述芯级箭体底部中心位置处的发动机， 所述液氧煤油发动机II 为靠近所述芯级箭体底部中心位置处的发动机 。 9.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述液氢液氧发动机的遮挡系 数、 所述液氢液氧发动机的燃气射流产生的热流量、 所述液氧煤油发动机的遮挡系数、 以及 所述液氧煤油发动机的燃气射流产生的热流量来确定所述芯级箭体底部射流产生的热流 量， 包括： 按下式确定所述芯级箭体底部非中心位置处的热流 量： 其中， 为所述芯级箭体底部非中心位置处的热流量， 为液氢液氧发动 机I的射流产 生的热流量， 为液氢液氧发动机II的射流产 生的热流量， 为 液氧煤油发动机I的射流产生的热流量， 为液氧煤油发动机II的射流产生的热流 量， 为液氢液氧发动机的遮挡系数； 相邻助推表示靠近该非中心位置的助推器底部的发 动机， 对面助推表示远离该非中心位置的助推 器底部的发动机； 所述液氢液氧发动机I和所述液 氢液氧发动机I I为芯级箭体底部的2台发动机； 所述液氧煤油发动机I和所述液氧煤油发动机II为同一助推器底部的2台发动机， 所述 液氧煤油发动机I为远离所述芯级箭体底部中心位置处的发动机， 所述液氧煤油发动机II 为靠近所述芯级箭体底部中心位置处的发动机 。 10.一种运载火箭底部温度预警方法， 其特 征在于， 包括： 利用权利要求1 ‑9任一项所述的运载火箭底部燃气射流加热的计算方法确定芯级箭体 底部射流产生的热流 量； 根据所述芯级箭体底部射 流产生的热流 量确定所述芯级箭体底部温度； 基于所述芯级箭体底部温度进行 预警响应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270438 A 3