設(shè)計一個完整的小行星探測軌道方案需要分別對整條軌跡中的彈道段和軌道段進(jìn)行優(yōu)化并拼接。目前拼接設(shè)計方法中對彈道段終點(diǎn)約束考慮不足、設(shè)計效率低�；趯�(shí)際彈道運(yùn)算數(shù)據(jù)計算了指定運(yùn)載火箭發(fā)射彈道對停泊軌道傾角的約束形式,并研究了火箭偏航能力和射向變化對彈道-軌道拼接后無量綱運(yùn)載能力的影響。結(jié)果表明,算例中的健神星探測窗口不適合低軌道傾角發(fā)射彈道�？紤]一般情況,高軌道傾角發(fā)射彈道可以更好適應(yīng)飛出地球引力影響球的深空探測類任務(wù)需求。根據(jù)研究結(jié)果,提出了對未來深空探測運(yùn)載火箭的設(shè)計需求。 

【文章來源】：導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 2020,(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

地球出發(fā)至健神星出發(fā)速度增量等高線

進(jìn)一步分析能量較低的2020年轉(zhuǎn)移窗口，根據(jù)第1節(jié)中定義，可以計算每一個出發(fā)速度對應(yīng)的角度約束，畫出在此窗口下的θdpt等值線，如圖3所示。由圖3可看出，針對該窗口的發(fā)射機(jī)會，如果只考慮發(fā)射速度小于7.1 km/s的深色區(qū)域，則出發(fā)速度角的取值范圍約為15～27°，由式（1）知，對應(yīng)于停泊軌道傾角的可選范圍約為63～117°。如果運(yùn)載火箭的發(fā)射能力無法滿足這一約束，則意味需要損失運(yùn)載能力去滿足這一窗口[8]，或者選擇其他窗口。

式中kj為各項(xiàng)的線性插值系數(shù)。這一估值雖然不是通過真實(shí)的彈道程序運(yùn)算得到，但可以反映運(yùn)載能力隨發(fā)射能量和軌道傾角變化的規(guī)律。為了能在同一窗口中表征不同發(fā)射能量的彈道是否損失運(yùn)載能力，再利用同一發(fā)射能量下無偏航運(yùn)載能力進(jìn)行歸一化，并通過線性插值得到所有點(diǎn)數(shù)據(jù)。根據(jù)同一發(fā)射能量進(jìn)行歸一化的無量綱運(yùn)載能力插值如圖4所示。表2為發(fā)射情況與無量綱運(yùn)載能力對應(yīng)關(guān)系。針對不同的發(fā)射能量和出發(fā)速度角所在區(qū)間，可以確定運(yùn)載火箭的發(fā)射彈道是否存在以及是否需要施加偏航，進(jìn)而計算無量綱運(yùn)載能力。如果窗口中的出發(fā)發(fā)射能量高于C3max，則將無量綱運(yùn)載能力置為-0.5，如果發(fā)射能量滿足但出發(fā)速度角不在可行范圍內(nèi)，則將無量綱運(yùn)載能力置為0，以示區(qū)分。其余部分可按插值公式計算。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]20世紀(jì)90年代大運(yùn)載總體方案論證的一些回顧[J]. 余夢倫.  宇航總體技術(shù). 2018(02)
[2]深空探測發(fā)展與未來關(guān)鍵技術(shù)[J]. 吳偉仁,于登云.  深空探測學(xué)報. 2014(01)
[3]小行星探測目標(biāo)選擇與轉(zhuǎn)移軌道方案設(shè)計[J]. 崔平遠(yuǎn),喬棟,崔祜濤,欒恩杰.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2010(06)



本文編號：3211579