风偏差对火箭最大气动载荷精度的影响

程胡华，李娟，肖云清，沈洪标，赵亮

(1.中国人民解放军63729部队，太原 030027；2.中国人民解放军61741部队，北京 100094；3.中国气象局 旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，银川 750013；4.银川市气象局，银川 750011；5.中国人民解放军32018部队，北京 100094；6.中国科学院大气物理研究所 大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京 100029）

近年来，中国在航天领域取得一系列丰硕成果，运载火箭作为航天技术领域里的核心之一，在发射之前，除需要考虑运载火箭本身是否满足条件外，还需考虑气象环境的影响。例如，运载火箭在高空飞行时，会受到较大的高空风载作用，轻则影响火箭发射的精度，重则导致箭体弯曲折断，造成飞行失败。因此，在火箭设计、研制、发射和飞行阶段，发射场的高空风资料具有非常重要的价值［1-5］。

为避免高空风对运载火箭飞行的不利影响，在火箭发射前，需为运载火箭提供发射场未来几天的高空风预报值(简称预报风）。目前，主要利用GRAPES＿GFS、欧洲细网格等数值天气预报模式的预报风资料，计算得到未来几天内运载火箭的最大气动载荷(qαmax）预报值。由于数值天气预报模式是在给定初值和边值条件下，通过数值积分计算，求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组，并对未来做出定量和客观的预报［6］，一方面，初始场观测资料的不确定性、背景信息的不确定性及资料同化过程中产生的偏差会造成初值误差［7-8］，另一方面，大气本身是一个非常复杂的系统，具有混沌特性［9-11］，大气运动的耗散性及大气与不同下垫面之间的多尺度相互作用使模式的物理过程、动力框架和参数化方案对真实大气的描述不可避免地存在偏差，从而造成模式误差。……