發(fā)布時(shí)間：2017-03-20 16:03

  本文關(guān)鍵詞：航天器軌道機(jī)動(dòng)可達(dá)范圍與軌道優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：伴隨著空間技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，越來(lái)越多的人們把目光聚焦到了外部空間中，各個(gè)國(guó)家都在大力開(kāi)展對(duì)外部空間資源的積極利用，為了爭(zhēng)奪和控制有限的外部空間資源，不可避免地會(huì)產(chǎn)生空間對(duì)抗。而在空間對(duì)抗的過(guò)程中，要求航天器具有大范圍的快速軌道機(jī)動(dòng)能力，這樣才能確保占領(lǐng)軍事與科技的制高點(diǎn)。除了考慮戰(zhàn)爭(zhēng)背景，在人類(lèi)對(duì)空間的探索過(guò)程中，軌道機(jī)動(dòng)技術(shù)也發(fā)揮著無(wú)可替代的作用，比如對(duì)衛(wèi)星的在軌維修、在軌加注、應(yīng)急救援等一系列操作都會(huì)涉及到軌道機(jī)動(dòng)技術(shù)。同時(shí)，以燃料最優(yōu)或者時(shí)間最優(yōu)作為優(yōu)化指標(biāo)的軌道優(yōu)化技術(shù)，會(huì)在最大程度上發(fā)揮航天器的作用。 本文在考慮攝動(dòng)因素（地球扁率、大氣阻力）影響下，經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算的方式得到了航天器在脈沖以及連續(xù)有限推力作用下航天器的軌道機(jī)動(dòng)的可達(dá)范圍，包括絕對(duì)可達(dá)范圍以及相對(duì)可達(dá)范圍，這為軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一定的理論基礎(chǔ)。最后針對(duì)大傾角軌道改變這一軌道機(jī)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，以時(shí)間最優(yōu)作為優(yōu)化指標(biāo)，得出了航天器的運(yùn)行軌跡以及其他相關(guān)參數(shù)信息。 針對(duì)航天器絕對(duì)可達(dá)范圍問(wèn)題，即航天器軌道要素的變化情況，本文采用數(shù)值計(jì)算的方式，分別計(jì)算脈沖以及連續(xù)有限推力作用下航天器的絕對(duì)可達(dá)范圍，并與通過(guò)高斯方程分析出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性以及高斯方程在軌道運(yùn)動(dòng)學(xué)上的應(yīng)用效果，同時(shí)計(jì)算了雙脈沖對(duì)軌道要素改變的影響。 針對(duì)航天器相對(duì)可達(dá)范圍的問(wèn)題，即兩航天器間距離的變化情況，本文同樣采用了數(shù)值計(jì)算的方法進(jìn)行計(jì)算，得出了在脈沖以及連續(xù)有限推力作用下兩航天器的相對(duì)可達(dá)范圍。 針對(duì)軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，本文結(jié)合大傾角軌道機(jī)動(dòng)的實(shí)例，運(yùn)用混合法以及高斯偽譜方法，結(jié)合相應(yīng)的非線性規(guī)劃算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終獲得了和極小值原理一致的解。驗(yàn)證了高斯偽譜方法作為一種新出現(xiàn)的理論，，在不需要橫截條件的情況下，其解決軌道優(yōu)化問(wèn)題的能力。
【關(guān)鍵詞】：軌道機(jī)動(dòng) 可達(dá)范圍 軌道優(yōu)化 高斯偽譜法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：V448.2;V412.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.1.1 課題來(lái)源9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 航天器軌道機(jī)動(dòng)研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 軌道機(jī)動(dòng)發(fā)展歷程10-12
• 1.2.2 軌道機(jī)動(dòng)應(yīng)用案例12-16
• 1.3 軌道機(jī)動(dòng)方式的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 脈沖機(jī)動(dòng)16-17
• 1.3.2 有限推力機(jī)動(dòng)17
• 1.4 本文主要研究工作17-18
• 第2章 航天器運(yùn)動(dòng)學(xué)建模18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 相關(guān)空間坐標(biāo)系定義18-19
• 2.3 坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換19-20
• 2.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)20-24
• 2.5 攝動(dòng)影響下的航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)24-29
• 2.5.1 軌道坐標(biāo)系下航天器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)24-26
• 2.5.2 非線性相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程的建立26-27
• 2.5.3 大氣阻力產(chǎn)生的攝動(dòng)加速度27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 航天器絕對(duì)可達(dá)范圍30-59
• 3.1 引言30
• 3.2 航天器絕對(duì)信息和軌道要素轉(zhuǎn)化關(guān)系30-33
• 3.2.1 絕對(duì)信息轉(zhuǎn)化為軌道要素30-32
• 3.2.2 軌道要素轉(zhuǎn)化為絕對(duì)信息32-33
• 3.3 高斯擾動(dòng)方程33-36
• 3.4 絕對(duì)可達(dá)區(qū)域理論分析36-37
• 3.5 脈沖作用下絕對(duì)可達(dá)區(qū)域數(shù)值計(jì)算37-51
• 3.5.1 單脈沖下的絕對(duì)可達(dá)區(qū)域37-44
• 3.5.2 雙脈沖作用下的絕對(duì)可達(dá)范圍44-51
• 3.6 連續(xù)有限推力作用下航天器的絕對(duì)可達(dá)范圍51-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第4章 航天器相對(duì)可達(dá)范圍59-63
• 4.1 引言59
• 4.2 航天器相對(duì)可達(dá)范圍理論分析59-60
• 4.3 脈沖作用下航天器的相對(duì)可達(dá)范圍60-61
• 4.4 連續(xù)有限推力作用下的相對(duì)可達(dá)范圍61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 連續(xù)有限推力下的軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)63-74
• 5.1 引言63
• 5.2 航天器軌跡優(yōu)化模型63-64
• 5.3 混合法原理64-67
• 5.4 高斯偽譜方法67-70
• 5.5 軌道優(yōu)化實(shí)例70-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80

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