CN103136425A - 一种航天器质量特性快速分析方法 - Google Patents
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Abstract
一种航天器质量特性快速分析方法，根据航天器的设备接口数据单记录形成质量信息汇总表；使用接口工具将质量信息汇总表导入到航天器设备模型中；使用接口工具将设备模型的位置信息和质量信息导出，形成设备模型位置和质量信息汇总表，通过质量特性计算公式对设备模型位置和质量信息汇总表中的位置信息和质量信息进行计算，得到航天器的质量特性结果；使用Pro/E软件对航天器进行质量特性分析，并将分析结果与步骤得到的质量特性结果进行比对，若比对差异在预设范围之内，则完成了对航天器的质量特性快速分析。本计算方法克服质量特性分系统现有方法的不足，实现了质量特性信息的实时更新、计算结果的快速获取、计算结果的科学检验等。
Description
技术领域
本发明涉及一种涉及航天器质量特性快速分析方法，用于辅助航天器构型布局设计、总体总装设计。
背景技术
质量特性是航天器自身的一种特性，主要包括质量、质心坐标、转动惯量、惯性积等，是航天器姿态和轨道控制策略的重要输入。国内航天器为降低地面测控能力的限制，通常采用优化的姿轨控策略，并对整星提出有关质量特性等方面的反要求，明确质量特性不超过某给定范围。鉴于质量特性的重要性，质量特性分析长期以来是航天器构型布局设计、总体总装设计的一项重要工作内容。随着航天器研制工具能力的不断提升，质量特性分析经历了实际测量、手工计算、简单软件计算、三维设计分析等阶段，质量分析的自动化程度不断提升；目前，在航天器研制工作中，大多采用三维设计工具进行计算。对于基于三维设计工具的质量特性分析，主要存在如下问题：(1)存在组件和子组件质量特性重复计算的问题；(2)设备质量特性不便检查，如需查看模型的质量特性信息，需逐个打开、核实；(3)设计过程中需要准确了解整体的质量特性和各模块、各结构板的质量特性信息，而三维设计工具只能提供当前所打开模型的质量特性信息；(4)计算速度慢，对于整星状态下的质量特性计算，软件需要遍历所有的子组件，进而得到整星的质量特性分析结果，对于设备较多、模型复杂的航天器，软件的计算时间比较缓慢；(5)设备质量特性信息更改不方便，对于新研设备，质量特性信息通常会发生多次改变，使用三维设计工具进行质量特性的修改存在不便。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服质量特性分系统现有方法的不足，提供一种通过多种工具协同分析的工作方式和方法，进而解决质量特性分析过程信息更改不方便、数值计算不准确、计算速度慢等问题，实现了质量特性信息的实时更新、计算结果的快速获取、计算结果的科学检验等。
本发明的技术解决方案是：
种航天器质量特性快速分析方法，步骤如下：
(1)根据航天器的设备接口数据单记录的设备信息形成质量信息汇总表；所述设备信息包括设备名称、代号、重量、质心和转动惯量；
(2)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(1)形成的质量信息汇总表导入到航天器设备模型中，完成各设备的质量信息赋值；
(3)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(2)设备模型的位置信息和质量信息导出，形成设备模型位置和质量信息汇总表，之后将所述设备模型位置和质量信息汇总表中的质量信息与所述质量信息汇总表中的质量信息进行比对，若均相同，则则进入步骤(4)，若存在差异则返回步骤(2)；
(4)使用EXCEL，通过质量特性计算公式对步骤(3)设备模型位置和质量信息汇总表中的位置信息和质量信息进行计算，得到航天器的质量特性结果，之后进入步骤(5)；
(5)使用Pro/E对航天器进行质量特性分析，并将分析结果与步骤(4)得到的质量特性结果进行比对，若比对差异在预设范围之内，则完成了对航天器的质量特性快速分析。
步骤(2)中所述使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(1)形成的质量信息汇总表导入到航天器设备模型中具体为：
(2.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型，读入所述质量信息汇总表；
(2.2)根据读入的所述质量信息汇总表中的设备的质量信息，遍历航天器整器模型的模型树，对模型树中每个设备模型进行质量赋值。
步骤(3)中所述使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(2)设备模型的位置信息和质量信息导出具体为：
(3.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型；
(3.2)遍历航天器整器模型的模型树，读取航天器设备的位置信息和质量信息并输出形成设备模型位置和质量信息汇总表。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明方法实现了设备质量特性信息的自动赋值和批量赋值。在以往的质量特性信息计算中，设备质量特性信息通过手工逐个单独赋值，操作速度慢，过程繁琐；在本方法中，设备质量特性信息来自IDS文件信息的自动提取，质量特性信息赋值由软件自动完成，减少了人为赋值操作可能带来的错误。
(2)实现了设备质量特性信息的快速检查。在以往的质量特性计算中，很难短时间内完成航天器整器设备的质量特性信息的检查，原因是：查看设备质量特性信息必须在Pro/E环境中单独打开该设备的三维模型，并执行质量特性分析命令，操作过程繁琐，数值不易比对。
(3)实现了质量特性信息的时时可见。在以往的质量特性计算中，必须每次执行质量特性计算功能才可查看航天器质量特性信息，对于大型复杂航天器，整器质量特性的计算通常需要较长的时间，这对设计人员而言是一种时间的浪费。
(4)实现了航天器整器质量特性的快速计算。EXCEL软件根据文件中提供的设备质量特性信息和设备位置信息自动计算航天器整器的质量特性，不需单独启动Pro/E软件及打开航天器整器三维模型。
(5)实现了质量特性变化情况的自动记录与统计。EXCEL软件可根据要求自动记录每一时段的质量特性情况，进而形成与航天器整器布局调整相对应的质量特性信息变化的记录与统计，为航天器布局调整快速提供质量特性的变化规律。
附图说明
图1为本发明的质量特性分析方法流程；
图2为设备质量信息导入模型流程图；
图3为设备质量信息导出流程图；
具体实施方式
质量特性是航天器自身的一种特性，主要包括质量(重量)、质心坐标、转动惯量、惯性积等，是航天器姿态和轨道控制策略的重要输入；质量特性分析是航天器构型布局设计、总体总装设计的一项重要工作内容。质量特性分析经历了实际测量、手工计算、简单软件计算、三维设计分析等阶段，质量分析的自动化程度不断提升；当前方法主要存在不便检查、不便复核、不便修改的问题；本发明方法克服质量特性分系统现有方法的不足，提供一种通过多种工具协同分析的工作方式和方法，进而解决质量特性分析过程信息更改不方便、数值计算不准确、计算速度慢等问题，实现了质量特性信息的实时更新、计算结果的快速获取、计算结果的科学检验等。
如图1所示，本发明提供了一种航天器质量特性快速分析方法，步骤如下：
(1)根据航天器的设备接口数据单记录的设备信息形成质量信息汇总表；所述设备信息包括设备名称、代号、重量、质心和转动惯量；
(2)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(1)形成的质量信息汇总表导入到航天器设备模型中，完成各设备的质量信息赋值；
如图2所示，具体为：
(2.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型，读入所述质量信息汇总表；
(2.2)根据读入的所述质量信息汇总表中的设备的质量信息，遍历航天器整器模型的模型树，对模型树中每个设备模型进行质量赋值。
基于Pro/E开发的接口工具主要用于模型信息的导入/导出，所述接口工具使用Pro/E软件提供的二次开发接口函数，按照Pro/E二次开发具体要求实现对设备模型信息的导入/导出。
(3)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(2)设备模型的位置信息和质量信息导出，形成设备模型位置和质量信息汇总表，之后将所述设备模型位置和质量信息汇总表中的质量信息与所述质量信息汇总表中的质量信息进行比对，若均相同，则则进入步骤(4)，若存在差异则返回步骤(2)；
如图3所示，具体为：
(3.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型；
(3.2)遍历航天器整器模型的模型树，读取航天器设备的位置信息和质量信息并输出形成设备模型位置和质量信息汇总表。
(4)使用EXCEL，通过质量特性计算公式对步骤(3)设备模型位置和质量信息汇总表中的位置信息和质量信息进行计算，得到航天器的质量特性结果，之后进入步骤(5)；
所述质量特性计算公式为质量特性计算使用的的最基本公式，在力学、物理等书籍中可很容易查到，这里不做详细介绍。
(5)使用Pro/E对航天器进行质量特性分析，并将分析结果与步骤(4)得到的质量特性结果进行比对，若比对差异在预设范围之内，则完成了对航天器的质量特性快速分析。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种航天器质量特性快速分析方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据航天器的设备接口数据单记录的设备信息形成质量信息汇总表；所述设备信息包括设备名称、代号、重量、质心和转动惯量；
(2)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(1)形成的质量信息汇总表导入到航天器设备模型中，完成各设备的质量信息赋值；
(3)使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(2)设备模型的位置信息和质量信息导出，形成设备模型位置和质量信息汇总表，之后将所述设备模型位置和质量信息汇总表中的质量信息与所述质量信息汇总表中的质量信息进行比对，若均相同，则则进入步骤(4)，若存在差异则返回步骤(2)；
(4)使用EXCEL，通过质量特性计算公式对步骤(3)设备模型位置和质量信息汇总表中的位置信息和质量信息进行计算，得到航天器的质量特性结果，之后进入步骤(5)；
(5)使用Pro/E对航天器进行质量特性分析，并将分析结果与步骤(4)得到的质量特性结果进行比对，若比对差异在预设范围之内，则完成了对航天器的质量特性快速分析。
2.根据权利要求1所述的一种航天器质量特性快速分析方法其特征在于：步骤(2)中所述使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(1)形成的质量信息汇总表导入到航天器设备模型中具体为：
(2.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型，读入所述质量信息汇总表；
(2.2)根据读入的所述质量信息汇总表中的设备的质量信息，遍历航天器整器模型的模型树，对模型树中每个设备模型进行质量赋值。
3.根据权利要求1所述的一种航天器质量特性快速分析方法其特征在于：步骤(3)中所述使用基于Pro/E开发的接口工具将步骤(2)设备模型的位置信息和质量信息导出具体为：
(3.1)启动Pro/E软件，打开航天器整器模型；
(3.2)遍历航天器整器模型的模型树，读取航天器设备的位置信息和质量信息并输出形成设备模型位置和质量信息汇总表。
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