本文選題：空間燃料站　切入點(diǎn)：在軌加注　出處：《工程科學(xué)與技術(shù)》2017年S2期

【摘要】：基于空間燃料站的在軌加注任務(wù)作為未來(lái)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)的新模式,為未來(lái)航天器在軌服務(wù)任務(wù)提供了有效的選擇。本文針對(duì)多GEO目標(biāo)航天器在軌加注任務(wù),將空間燃料站技術(shù)與傳統(tǒng)"一對(duì)多"在軌加注技術(shù)相結(jié)合,提出一種基于燃料站的可往返式在軌加注任務(wù)調(diào)度模型。模型中,考慮了服務(wù)航天器可重復(fù)利用與自身攜帶的燃料限制,結(jié)合軌道機(jī)動(dòng)與交會(huì)問(wèn)題,通過(guò)對(duì)雙脈沖軌道轉(zhuǎn)移的分析與求解,獲得軌道轉(zhuǎn)移速度增量和轉(zhuǎn)移時(shí)間等目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題,根據(jù)調(diào)度模型的速度增量、時(shí)間等待優(yōu)化變量的對(duì)應(yīng)與約束關(guān)系,面向多GEO目標(biāo)航天器,設(shè)計(jì)了一種基于燃料站的可往返式在軌加注任務(wù)多目標(biāo)優(yōu)化算法。該算法利用設(shè)置斷點(diǎn)的方式改進(jìn)了遺傳算法對(duì)加注任務(wù)調(diào)度及其多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的求解方法,獲得了服務(wù)航天器在需往返燃料站時(shí),優(yōu)化的燃料消耗、服務(wù)順序及該順序下的時(shí)間分配策略。以10顆GEO圓軌道目標(biāo)航天器的在軌加注任務(wù)為例,進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算。結(jié)果表明算法能夠解決加入空間燃料站對(duì)傳統(tǒng)在軌加注任務(wù)調(diào)度的影響。
[Abstract]:As a new model of the future orbit transportation system, the on-orbit filling mission based on space fuel station provides an effective choice for the on-orbit service mission of the future spacecraft. This paper aims at the on-orbit mission of multiple GEO target spacecraft. By combining the space fuel station technology with the traditional "one-to-many" in-orbit filling technology, a round-trip on-orbit filling task scheduling model based on the fuel station is proposed. Considering the limitation of reusability and fuel carried by service spacecraft, combined with the problem of orbit maneuver and rendezvous, the dual pulse orbital transfer is analyzed and solved. The optimization parameters such as orbital transfer velocity increment and transfer time are obtained. On this basis, for the multi-objective optimization problem, according to the speed increment of the scheduling model, the corresponding constraints of the time waiting optimization variables are obtained. For multiple GEO target spacecraft, A round-trip multi-objective optimization algorithm for in-orbit filling tasks based on fuel station is designed. The genetic algorithm is used to improve the genetic algorithm for scheduling and multi-objective optimization problems. The optimized fuel consumption, service sequence and time allocation strategy of the serving spacecraft are obtained when it is needed to return to and from the fuel station. Taking the on-orbit filling task of 10 GEO circular orbit target spacecraft as an example, The numerical simulation results show that the algorithm can solve the influence of adding space fuel station to the traditional on-orbit filling task scheduling.
【作者單位】： 南京航空航天大學(xué)航天學(xué)院;上海宇航系統(tǒng)工程研究所;
【基金】：上海航天創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(2015019) 南京航空航天大學(xué)開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(KFJJ20151506)
【分類(lèi)號(hào)】：TP18;V52

【參考文獻(xiàn)】

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【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1666511