針對(duì)載人登月任務(wù)中的應(yīng)急返回問(wèn)題,對(duì)基于三脈沖變軌的方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以圓型限制性三體問(wèn)題（circular restricted three body problem,CR3BP）模型為基礎(chǔ),采用球坐標(biāo)形式的月球返回運(yùn)動(dòng)模型�？紤]環(huán)月軌道面、月球最小安全距離、終端近地距等約束,采用MultiStart算法對(duì)月地應(yīng)急返回軌道進(jìn)行全局優(yōu)化。通過(guò)大量的計(jì)算仿真,驗(yàn)證了所提算法的有效性和可行性,并分析了不同軌道參數(shù)對(duì)性能指標(biāo)的影響。研究結(jié)論對(duì)未來(lái)載人登月應(yīng)急返回方案的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2020,42(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

X-Y平面軌跡圖

基于三脈沖變軌的月地應(yīng)急返回軌道方案主要分為3個(gè)步驟，如圖1所示。載人飛船在環(huán)月軌道運(yùn)行時(shí)，一旦發(fā)生故障，通過(guò)施加第1次脈沖后，由初始環(huán)月軌道進(jìn)入橢圓過(guò)渡軌道；然后在橢圓軌道遠(yuǎn)月點(diǎn)附近施加第2次脈沖，進(jìn)行軌道面的調(diào)整；最后在近月點(diǎn)附近施加第3次脈沖，進(jìn)入月地轉(zhuǎn)移軌道返回地球。

從表1可以看出，用于調(diào)整軌道面的第2次機(jī)動(dòng)，由于在遠(yuǎn)月點(diǎn)附近進(jìn)行，所需的速度增量較小，體現(xiàn)了三脈沖變軌方案的優(yōu)越性。此外，通過(guò)求解結(jié)果的對(duì)比，可以看出使用MultiStart算法優(yōu)化求解得到的結(jié)果比使用遺傳算法優(yōu)化求解得到的結(jié)果更優(yōu)，最優(yōu)軌道的整個(gè)機(jī)動(dòng)過(guò)程需要的速度增量為1.09km/s，這對(duì)燃料有限時(shí)的應(yīng)急返回十分有利。最優(yōu)軌道的飛行總時(shí)間為6d，達(dá)到了約束的上限。圖2給出了最優(yōu)軌道在月心會(huì)合坐標(biāo)系中的三維軌跡，圖3和圖4分別給出了在X-Y和X-Z平面的二維軌跡，圖中TEI-1、TEI-2、TEI-3分別對(duì)應(yīng)3次脈沖施加的位置。圖3 X-Y平面軌跡圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于解析同倫的月地應(yīng)急返回軌跡優(yōu)化方法[D]. 沈紅新.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3625413