基于末级钝化推力变轨的月球借力轨道设计

对于运载火箭发射探月返回飞行试验器任务,火箭末级会跟随试验器再入返回地球,因其再入速度快、落区散布范围广,存在严重的安全隐患.为解决末级再入带来的安全性问题,提出基于末级钝化推力变轨的月球借力轨道设计方法,使末级进入绕地月飞行的大椭圆轨道.利用钝化推力实现月球引力辅助变轨,进而达到优化绕地月飞行轨道近地点高度的目的.     

基于Loh常数假设的AOTV最优闭环导引律的设计

研究在异面圆轨道ＬＥＯ－ＬＥＯ变轨过程中，气动轨道转移飞行器大气内飞行的不最优导引律的设计问题。首先使用Ｌｏｈ常数项以及一些假设条件对ＡＯＴＶ的动力模型变换，简化，然后以大气出口处速度取极大值作为最优条件，应用最优控制理论得到的控制方程的解析形式。     

气动力辅助变轨的制导研究进展

作为低成本飞行的气动力辅助变轨是当前和未来的空间和星际探测任务的一个重要策略。基于最优变轨的精度、稳定性和鲁棒性的要求，促进了大气飞行的制导发展。尽管最优变轨要遵循性能指标、控制余度或性能和控制余度的组合指标要求来进行，但是实际上可把变轨弧段分成两部分，再入后可采用平衡滑行，以获得最佳性能要求；逸出前的弧段则采用升力降的轨道，可增大逸出后近地点的高度，而使在希望到达的远地点的速度冲量最小。按照这种升力调制控制原则，讨论了3种制导方法：即预测校正法、显式制导法和能量控制器法，它们都可以有效地实现最优变轨的控制。     

基于气动辅助变轨的变气动外形飞行器概念研究--二层优化与求解方法

一个飞行器的气动外形,在给定的气体流动状态下将决定其气动特性,而这些气动特性又和变轨的优化解密切相关,这是考虑了热载荷、峰值过载和飞行的机动性等限制.因此构成一个二层优化问题;气动外形优选(上层问题)和变轨优化(下层问题).通过定义一个最优值函数,可以把二层优化问题转换成单层的数学规划,通常这是非凸的和非线性的问题,且难于求解,然而基于智能优化的现代优化方法,将为这类复杂问题提供可解的途径.最后,给出一个变气动外形飞行器的变轨优化的框图和求解步骤.     

基于双冲量Lambert的快速定点入轨方法

研究初始位置、转移时间都不固定的双冲量Lambert变轨问题,提出一种能量最省的由地球低轨道进入同步静止轨道的快速定点入轨方法。该方法以两次变轨能量消耗和变轨时间为优化目标,以低轨道等待时间和转移轨道运行时间为约束条件,利用遗传算法寻优得到一条能量消耗少、定点入轨的双冲量快速转移轨道。仿真结果表明,本文方法与传统的Hohmann转移方法能量消耗接近,但轨道转移时间和冲量次数都减小,仿真结果验证了本文方法的有效性。     

涂鸦于太空

一旦敌方卫星运行到自己国家上空小卫星即可变轨机动到目标卫星轨道伴随飞行或调整轨道与之交汇在接近时来个太空涂鸦     

天基拦截器轨道选择研究

针对给定高度的目标,对天基拦截器轨道的选择进行初步研究.其仿真从拦截范围、变轨所需速度增量、拦截所需时间、碰撞时可获得动能等方面分析初始轨道高度的选择.一般情况下,轨道高度越低,偏心率越小,两航天器间初始角度差就越大;轨道高度越低,偏心率越大,所需速度增量就越大;轨道高度越高,偏心率越小,所需的时间就越长;轨道高度越高,偏心率越大,天基拦截器到达相关点的速度就越大.     

基于中低轨卫星观测的弹道导弹变轨识别算法

针对弹道导弹的变轨问题,给出了基于模糊隶属度的多目标关联算法,在此基础上建立了预测弹道的单目标变轨识别以及变轨时间确定方法,掌握了导弹目标变轨过程中轨道变化的规律,为平时导弹机动能力搜集以及战时导弹预警和拦截提供了支持,给出了相应的仿真算例.结果表明,该方法可以较好地判断目标何时进行了机动变轨,具有一定的实用价值.     

过载限制下的最优气动力辅助异面变轨

以变轨能量消耗最小为优化目标,应用极大值原理研究了飞行过程受过载限制和升力系数约束下的气动力辅助异面变轨问题．飞行过程分成自由弧段和约束弧段两种类型,给出了变量的微分方程和共轭变量的微分方程,讨论了升力系数和滚转角的最优表达式,给出了约束弧段起、止位置的角点条件和终端的横截条件,并给出了数值算例,结果表明过载限制对控制参数的影响较大     

典型任务气动辅助变轨节省燃料的条件分析

对HEO-LEO（高地轨道-低地轨道）共面变轨和HEO-LEO异面变轨两个典型任务剖面进行了分析。通过引入理想气动辅助变轨假设,比较了气动辅助变轨和直接变轨所需的速度增量,得出气动辅助变轨节省燃料的条件。     

应用直接配置非线性规划法求解最优气动辅助轨道转移

首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用到异面气动辅助转移问题中,通过采用大气外轨道预调整方案,增加了大气入口速度,针对大气内飞行的动力学方程,建立极小时间性能指标,将最省燃料指标转化为相应的最佳入口、出口条件。最后针对形成的最优控制问题,应用DCNLP方法进行求解,成功地得到了大气飞行最优轨迹。     

基于连续小推力转移的小行星防御轨道设计与仿真

人类发现的小行星越来越多,为应对小行星碰撞地球,国内外许多学者开展了动能撞击防御技术的研究,有学者基于脉冲转移方案开展了Apophis小行星动能撞击轨道优化设计。采用连续小推力直接转移方案对Apophis小行星动能撞击进行轨道设计和仿真。结果表明,新方案对发射时地球的位置敏感度较低,所有窗口下最优转移轨道的飞行时间都接近于最大允许飞行时间;撞击时Apophis的轨道相位均在近日点一侧,此时Apophis的轨道速度较高,有利于得到较大的撞击速度。通过对新设计方案和脉冲直接转移方案的设计结果进行比较,新方案实现的Apophis速度增量约为脉冲转移方案的1.78倍。     

升力式飞行器助推段多约束弹道优化设计

升力式飞行器助推段弹道设计面临着复杂大气飞行环境下多约束耦合条件下的运载能力优化难题,需要在满足分离高度、攻角量值与变化率限幅、入轨点高度与倾角等约束下,通过设计助推段程序角,使得入轨点速度最大.为了寻求一种快速解决这一问题的工程设计方法,以三级固体运载器为研究对象,提出了升力式飞行器助推段多约束弹道设计方法,通过设计...     

基于线性引力场的运载火箭弹道设计研究

为了解决运载火箭末级小推重比情况下最优弹道设计的问题,达到火箭入轨速度损失更小、消耗推进剂更少的目的,采用更加准确的线性引力场模型,通过简化偏航程序角和协态变量,将真空飞行段最优推力方向转换为含有5个约束条件的两点边值问题进行求解,进而通过积分运动方程得出最优弹道.此外,结合运载火箭飞行的特点对迭代初值进行了研究,提出...     

单通道鸭舵控制的弹道修正火箭弹传递函数研究

为更好地对弹道修正技术的制导控制进行研究,以弹道修正火箭弹的传递函数为研究对象,重点解决弹道变化量与控制变量的传递关系,实现对弹道偏差量的准确反馈;根据弹道扰动方程和自动控制理论,结合比例导引算法,求解出单通道鸭舵控制弹道修正火箭弹的传递函数;采用传递系数对弹道倾角变化量与舵偏角度的关系进行了解析,在理论上分析了影响弹体传递系数的主要影响因素。通过仿真验证分析了不同的影响因素下传递系数的变化。结果表明:理论分析是正确的,不同舵机结构传递系数的主要决定因素是舵片的布局和结构,不同飞行弹道下传递系数的主要决定因素是空气密度,为制导控制系统的设计与优化提供良好的理论支持。     

飞行器往复式滑翔延时弹道特性

为进一步延长侦察类巡航导弹的飞行时间,提出一种新型亚音速往复式滑翔盘旋弹道方案,并分析该弹道方案的延时效率及其特性。通过计算流体力学数值风洞获取飞行器的气动参数,采用4阶Adams-Moulton算法数值求解飞行器的弹道控制方程组,对比分析水平盘旋和往复式滑翔盘旋弹道方案的飞行时间差异,进一步分析飞行器的初始速度和初始弹道倾角对往复式滑翔盘旋弹道飞行时间的影响。结果表明：飞行器往复式滑翔延时弹道方案可以延长飞行时间,相对于水平盘旋弹道最优工况延时效率可达到14.79%;在飞行器往复式滑翔盘旋弹道实现的前提下,飞行器的初始速度和初始弹道倾角对往复式滑翔盘旋弹道的飞行时间影响不大。     

基于Matlab和iSIGHT的弹道曲线拟合方法

借助Matlab和iSIGHT软件平台强大的功能，优化不同时间点上阻力系数的修正系数，从而实现多管火箭弹系统（MLRS）速度曲线和弹道曲线的最优拟合．根据飞行力学方程，采用Matlab软件建立远程火箭弹的六自由度弹道仿真模型，解算理论弹道，得出实测弹道和理论弹道的偏差信息．采用在不同时间点增加阻力系数修正系数的方法拟台速度-时间曲线和位置-时间曲线．借助iSIGHT的优化设计功能，得到允许误差下的最优拟合结果．     

基于线性弹道模型的末段修正弹落点预测

针对末段修正弹在弹道末段快速预测落点的问题,提出一种将六自由度刚体外弹道模型线性化的方法,得到线性弹道方程组并求其解析解,结合剩余飞行弧长估算公式,推导出弹道落点快速预测解析公式。以六自由度弹道为基准,通过仿真分析了不同射角不同预测点下线性弹道模型预测法的预测精度和解算时间,结果表明该方法对偏流方向的落点预测误差小于8 m,解算速度相比三自由度数值积分落点预测法提高了一个数量级。该方法为弹载计算机进行实时快速弹道解算提供理论依据,对末段修正弹的工程应用具有参考价值。