模拟分离LauncherOne航天器的事件,以确保足够的间隙分离结构
使用MATLAB仿真软件万博1manbetx,Simscape多体模型的结构组件,自动化蒙特卡罗模拟,并分析和可视化的结果
“MATLAB和Simu万博1manbetxlink救了约90%的成本而选择我们认为虽然给我们的编码灵活性发展我们自己的模块和完全理解的假设,这是至关重要的,当其他球队报告结果。”
帕特里克·哈维处女轨道
处女轨道LauncherOne汽车组装(上),与爆炸视图显示整流罩,有效载荷,第一和第二阶段(底部)。
LauncherOne处女轨道的两级运载火箭提供小型卫星送入地球低轨道。为了降低成本和增加发射位置的灵活性,LauncherOne设计从747 - 400运输机空投逃跑了。分离每个任务将需要几个关键事件,包括分离LauncherOne运输机,从第一阶段第二,从第二个整流罩,卫星有效载荷从第二。
以确保足够的间隙分离结构,工程师处女轨道仿真软件使用万博1manbetx®和Simscape多体™模型和模拟LauncherOne分离事件。除了减少碰撞的风险,仿真结果通知设计决策用于航天器结构组件和分离机制。
“我们考虑几个建模与仿真选项,包括开源库和昂贵的商业软件包,”帕特里克•哈维说,维珍副工程师轨道。“万博1manbetx仿真软件和Simscape多体提供最好的选择:开放的灵活性而不陡峭的学习曲线和信心和规则的优势商业解决方案,省去成本高。”万博 尤文图斯
当LauncherOne的结构设计仍在开发中,哈维和他的团队必须占一个未知数量的分析分离事件,包括每个组件的质量特性以及气动和弹簧的力量和时间特征用于启动分色推动者。团队需要运行成千上万的蒙特卡罗模拟在不同这些不确定参数的值,以确定一个特定参数的组合会导致碰撞。
有如此多的模拟需要,团队想自动化仿真过程和在多个并发运行的模拟计算内核。与现有仿真系统无法自动化或并行处理,团队开始寻找一个替代。开源解决方案要花很长时间万博 尤文图斯来验证和定制,而定制的多体动力学仿真软件定制过于昂贵和困难。
维珍轨道工程师建模和模拟LauncherOne阶段和载荷分离事件模型和Simscape多体,利用并行计算工具箱™模拟并行多核处理器上运行。万博1manbetx
与Simscape多体万博1manbetx模型,团队构建了一个初步的模型组成的基本的三维形状,包括球、锥和气缸。
在这些早期的模拟,他们使用二维截面测量间隙和2 d距离方程。然后,他们实现了一个Gilbert-Johnson-Keerthi (GJK)碰撞检测算法在MATLAB®计算3 d对象之间的距离。团队实施基于一种算法从MathWorks下载文件交换。
接下来,该集团出口点云结构组件CAD软件。他们创造了一个MATLAB应用程序使用导出的数据为每个组件创建一个等效Simscape多体三维凸包。
通过手动启动仿真验证模型后,团队创建了一个第二MATLAB应用程序自动化蒙特卡罗模拟在多个处理核心使用并行计算工具。
这个程序读取50到100仿真参数,以及它们的价值分布和限制,从微软®Excel®电子表格。然后运行1000模拟不同参数值,并保存结果通常,在MATLAB的几个字节的数据后处理。
在后处理过程中,团队检查任何模拟场景组件相撞或通过阈值的距离内,使用力学Explorer工具Simscape多体可视化组件的物理运动。
仿真结果提供原始轨道硬件设计工程师以及指导,导航和控制(GNC)工程师,使用仿真软件开发和模拟控制算法。万博1manbetx
研究小组目前正在空投分离模拟事件,这将把空气动力和效果的典范。团队也是基于结果的细化模型从地板的测试飞行硬件准备飞船的首次发射。
