(19)中华 人民共和国 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 202110972325.6 (22)申请日 2021.08.24 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 杨军　孔雪峰　 (74)专利代理 机构 北京慧泉知识产权代理有限 公司 11232 代理人 王顺荣　唐爱华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种固体火箭发动机绝热层制备工艺优化 试验设计方法 (57)摘要 本发明提供一种固体火箭发动机绝热层制 备工艺优化试验设计方法， 具体的实施步骤如 下： 步骤一： 工艺因素及其水平、 工艺水平评价指 标梳理； 步骤二： 工艺因素试验 方案设计与实施； 步骤三： 工艺因素与工艺水平量化关系模型构 建； 步骤四： 工艺因素最佳水平组合确定； 本发明 根据正交设计对工艺因素试验方案进行设计与 实施， 进而运用逐步回归分析、 最小二乘估计和 AIC统计量构建工艺因素与工艺水平之间的量化 关系模型， 最终利用最优化方法确定工艺因素最 优水平组合， 使得绝热层的粘接性能达到最优状 态； 本发明提出的方法计算简便， 容易实现， 且更 加符合工程实际， 方便工程技术人员掌握使用， 便于应用推广。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 113946903 A 2022.01.18 CN 113946903 A 1.一种固体火箭发动机绝热层制备工艺优化试验设计方法， 其特征在于： 具体的实施 步骤如下： 步骤一： 工艺因素及其水平、 工艺水平评价指标梳理： 开展固体火箭发动机绝热层制备工艺优化试验设计的重要基础是确定影响工艺水平 的工艺因素及其水平， 以及反映工艺水平高低的评价指标； 设根据相关工作人员经验确定影响工艺水平的因素共有N个， 并记为{S1， S2，…， SN}， 其 中， 因素Si的取值范围为[Si， L， Si， U]， i＝1， 2， …， N； 为了能够有效获取因素对工艺水平的影 响信息， 每 个因素应至少包 含3个水平； 其次， 对于绝热层粘接性能而言， 扯离强度衡量了将单位面积的绝热层从壳体内表面 上扯离时所需要力的大小， 从而反映绝热层 粘接性能好坏； 绝热层制备工艺水平越高， 则扯 离强度越大， 表明绝热层粘接性能越好， 反之亦然； 因此， 将扯离强度作为绝热层制备工艺 水平的评价指标； 步骤二： 工艺因素 试验方案设计与实施： 基于步骤一中确定的绝热层制备工艺因素及其水平信 息， 利用正交设计开展工艺因素 试验方案设计； 正交设计是指利用正交表开展试验方案设计， 这种设计方法采用了水平组 合均衡的原则， 使得设计出的试验点具有均匀分散和整齐可比的特点； 步骤三： 工艺因素与工艺水平量 化关系模型构建： 根据步骤二中收集到的绝热层制备工艺试验数据， 利用逐步回归分析、 最小二乘估计 和AIC统计量， 开展工艺因素与工艺水平量 化关系模型构建， 其 开展过程如下： ①完全形式回归 模型构建 首先， 考虑因素间相互作用， 构建完全形式回归 模型为 式(1)中， X表示 扯离强度， Si和Sh表示工艺因素， a0表示常数， ai和bi， h表示回归系数； ②回归系数最小二乘估计 为了减少随机因素对试验结果的影响， 将各试验点所有样本的扯离强度平均值作为该 试验点的扯离强度； 因此， 得到处 理后的数据为 接着， 基于最小二乘估计原理， 能得到系数a0， ai(i＝1， 2， …， N)和bi， h(1≤ih≤N的估计 结果为 其中， 表示系数θ ＝(a0， a1，…， aN， b1， 1，…， bN， N)T的估计 值， ③计算AIC统计量权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113946903 A 2AIC统计量是回归分析中常用的最优模型选择指标， AIC值越小， 表示回归模型对数据 的拟合效果越好； 将系数估计结果(3)与数据(2)代入式(1)中， 得到各试验点下扯离强度的 预测结果为 其中， 表示第k个试验点下的扯离强度预测结果； 则均 方误差为 式(4)中， MSE表示均方误差； 因此， AIC统计量的值 为 AIC＝r×ln(MSE)+2E,     (5) 式(5)中， AIC表示AIC统计量的值， E表示回归系数个数； ④基于AIC统计量 开展逐步回归分析 基于AIC统计量 开展逐步回归分析的步骤如下： I.将完全形式回归 模型(1)记为 II.设w为模型 中累加项总数， 依次剔除中 的第1项、 第2项、 ……、 第w项， 形 成对应的备选回归 模型， 并分别记为 III.对所有 重复②和③， 得到这些模型 所对应的AIC统计量 值， 并从 中选择具有最小AIC统计量 值的模型， 将其记为 IV.对比 的AIC统计量值与 的AIC统计量值， 若 的AIC统计量值小于 的AIC统计量值， 则将 记为 并重复步骤II ‑IV； 否则， 结束循环， 并输出 最后， 输出的模型 即为工艺因素与工艺水平量 化关系模型； 步骤四： 工艺因素最佳 水平组合确定 在得到工艺因素与工艺水平量化关系模型后， 根据各因素取值范围， 得到绝热层制备 工艺优化模型如下： 式(6)中， 为步骤三中确定的工艺因素与工艺水平量化关系模 型， Si为第i个工艺 因素， Si， L为因素Si的下限， Si， U因素Si的上限， i ＝1， 2，…， N； 利用最优化方法， 对绝热层制备工艺优化模型(6)进行求解， 即能得到工艺因素最佳水 平组合。 2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机绝热层制备工艺优化试验设计方法， 其 特征在于： 基于正交表开展绝热层制备工艺因素 试验方案设计与实施的步骤如下： ①基于因素数N与因子水平 数q， 确定试验次数最小的正交表Ln(QM)， 使其满足N≤M， q≤权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113946903 A 3