火星探测器大气数据测量方法研究

作     者：陈广强 豆国辉 魏昊功 邹昕 刘周 周伟江 

作者机构：中国航天空气动力技术研究院第一研究所 北京空间飞行器总体设计部 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2022年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家数值风洞工程 

摘      要：针对火星探测器进入飞行弹道的高马赫数、化学非平衡效应和低动压等特点，提出了一种基于MEADS/IMU耦合的进入大气数据测量方法，实现海拔60km以下区域的火星大气数据测量。利用自主研发CACFD软件平台的化学非平衡模型/完全气体模型计算获得探测器宽速域飞行流场的表面压力点数据，建立了基于BP神经网络的MEADS算法模型。在高马赫数段（Ma12）利用IMU测量获得的马赫数作为输入条件，结合MEADS算法测量获得总压、动压、静压、攻角和侧滑角等飞行大气参数，成功克服了马赫数无关性对MEADS系统测量的影响。在低马赫数段（Ma≤12），直接应用MEADS算法测量静压、马赫数、攻角和侧滑角。测试结果表明在MEADS系统的测压单元误差≤7Pa的条件：总压测量误差≤14Pa（1.5%），攻角测量误差≤0.9°，侧滑角测量误差≤0.9°，动压测量误差≤10Pa（1.5%），静压测量误差≤7Pa（3%）；马赫数测量误差≤0.1。飞行试验数据得出：MEADS测量结果与IMU测量马赫数、攻角和侧滑角等结果基本一致。