基于多圓錐曲線(xiàn)法的著陸器奔月軌道設(shè)計(jì)與特性分析
發(fā)布時(shí)間:2022-01-22 13:09
針對(duì)載人登月任務(wù)中人貨分運(yùn)飛行模式,精確快速設(shè)計(jì)了著陸器(LM)的奔月軌道,分析了軌道窗口特性。以著陸器的奔月出發(fā)時(shí)刻、緯度幅角和加速脈沖為設(shè)計(jì)變量,基于多圓錐曲線(xiàn)法動(dòng)力學(xué)模型,利用序列二次規(guī)劃(SQP)優(yōu)化算法對(duì)奔月軌道快速求解。在地心白道系下提出了近月點(diǎn)偽經(jīng)度判別準(zhǔn)則,該方法可為軌道設(shè)計(jì)參數(shù)初值提供正確參考。最后以偽傾角為窗口特性分析參數(shù),發(fā)現(xiàn)了近月點(diǎn)窗口、近地點(diǎn)出發(fā)位置的變化規(guī)律。仿真結(jié)果表明,本文提出的偽經(jīng)度搜索方法能夠快速求解著陸器地月轉(zhuǎn)移軌道,同時(shí)揭示了環(huán)月到達(dá)軌道(LLO)與近地出發(fā)軌道(LEO)之間的內(nèi)在聯(lián)系,研究結(jié)論可為未來(lái)載人登月工程提供借鑒。
【文章來(lái)源】:宇航學(xué)報(bào). 2019,40(12)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:10 頁(yè)
【部分圖文】:
著陸器地月轉(zhuǎn)移軌道示意圖
首先簡(jiǎn)要介紹一下飛行時(shí)間TAB已知時(shí),多圓錐曲線(xiàn)拼接法的設(shè)計(jì)步驟[15]。設(shè)出發(fā)時(shí)刻飛行器在地心慣性系下的位置和速度分別為rE,vE,將飛行時(shí)間TAB分為N份,在每段時(shí)間區(qū)間[ti,tf]內(nèi):
引入地心白道系,如圖3所示,地球位于O點(diǎn),A點(diǎn)為近地加速點(diǎn),B點(diǎn)為近月制動(dòng)點(diǎn)。LTO軌道面ACE與白道面交于C點(diǎn),與赤道面交于E點(diǎn)。白道面與赤道面交于D點(diǎn)。為了便于描述LEO、地球、月球的空間關(guān)系,考慮將地心慣性系下軌道根數(shù)(ΩE,iE)轉(zhuǎn)化為地心白道系下的偽軌道根數(shù)(ΩL,iL),其中ΩL和iL分別稱(chēng)之為偽升交點(diǎn)赤經(jīng)和偽傾角。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]利用地月間空間站的載人登月飛行模式分析[J]. 彭坤,楊雷. 宇航學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]NASA公開(kāi)載人火星探索計(jì)劃[J]. 韓淋,范唯唯,王海名. 空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]載人登月著陸器奔月窗口搜索方法[J]. 賀波勇,李海陽(yáng). 航空學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]載人登月繞月自由返回軌道與窗口精確快速設(shè)計(jì)[J]. 賀波勇,李海陽(yáng),周建平. 宇航學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]繞月自由返回飛行任務(wù)的軌道設(shè)計(jì)方法[J]. 張磊,謝劍鋒,唐歌實(shí). 宇航學(xué)報(bào). 2014(12)
[6]載人登月軌道月面可達(dá)區(qū)域分析[J]. 賀波勇,彭祺擘,沈紅新,李海陽(yáng). 載人航天. 2014(04)
[7]載人登月軌道設(shè)計(jì)方法及其約束條件概述[J]. 鄭愛(ài)武,周建平. 載人航天. 2012(01)
[8]Free return orbit design and characteristics analysis for manned lunar mission[J]. PENG QiBo,SHEN HongXin & LI HaiYang College of Aerospace and Material Engineering,National Univ. of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China(Technological Sciences). 2011(12)
[9]嫦娥二號(hào)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)[J]. 周文艷,楊維廉. 航天器工程. 2010(05)
[10]基于雙二體假設(shè)的載人登月自由返回軌道特性分析及設(shè)計(jì)[J]. 黃文德,郗曉寧,王威,李靜. 宇航學(xué)報(bào). 2010(05)
本文編號(hào):3602253
【文章來(lái)源】:宇航學(xué)報(bào). 2019,40(12)北大核心EICSCD
【文章頁(yè)數(shù)】:10 頁(yè)
【部分圖文】:
著陸器地月轉(zhuǎn)移軌道示意圖
首先簡(jiǎn)要介紹一下飛行時(shí)間TAB已知時(shí),多圓錐曲線(xiàn)拼接法的設(shè)計(jì)步驟[15]。設(shè)出發(fā)時(shí)刻飛行器在地心慣性系下的位置和速度分別為rE,vE,將飛行時(shí)間TAB分為N份,在每段時(shí)間區(qū)間[ti,tf]內(nèi):
引入地心白道系,如圖3所示,地球位于O點(diǎn),A點(diǎn)為近地加速點(diǎn),B點(diǎn)為近月制動(dòng)點(diǎn)。LTO軌道面ACE與白道面交于C點(diǎn),與赤道面交于E點(diǎn)。白道面與赤道面交于D點(diǎn)。為了便于描述LEO、地球、月球的空間關(guān)系,考慮將地心慣性系下軌道根數(shù)(ΩE,iE)轉(zhuǎn)化為地心白道系下的偽軌道根數(shù)(ΩL,iL),其中ΩL和iL分別稱(chēng)之為偽升交點(diǎn)赤經(jīng)和偽傾角。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]利用地月間空間站的載人登月飛行模式分析[J]. 彭坤,楊雷. 宇航學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]NASA公開(kāi)載人火星探索計(jì)劃[J]. 韓淋,范唯唯,王海名. 空間科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]載人登月著陸器奔月窗口搜索方法[J]. 賀波勇,李海陽(yáng). 航空學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]載人登月繞月自由返回軌道與窗口精確快速設(shè)計(jì)[J]. 賀波勇,李海陽(yáng),周建平. 宇航學(xué)報(bào). 2016(05)
[5]繞月自由返回飛行任務(wù)的軌道設(shè)計(jì)方法[J]. 張磊,謝劍鋒,唐歌實(shí). 宇航學(xué)報(bào). 2014(12)
[6]載人登月軌道月面可達(dá)區(qū)域分析[J]. 賀波勇,彭祺擘,沈紅新,李海陽(yáng). 載人航天. 2014(04)
[7]載人登月軌道設(shè)計(jì)方法及其約束條件概述[J]. 鄭愛(ài)武,周建平. 載人航天. 2012(01)
[8]Free return orbit design and characteristics analysis for manned lunar mission[J]. PENG QiBo,SHEN HongXin & LI HaiYang College of Aerospace and Material Engineering,National Univ. of Defense Technology,Changsha 410073,China. Science China(Technological Sciences). 2011(12)
[9]嫦娥二號(hào)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)[J]. 周文艷,楊維廉. 航天器工程. 2010(05)
[10]基于雙二體假設(shè)的載人登月自由返回軌道特性分析及設(shè)計(jì)[J]. 黃文德,郗曉寧,王威,李靜. 宇航學(xué)報(bào). 2010(05)
本文編號(hào):3602253
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