电动帆改进推力模型及深空探测性能分析

电动太阳风帆(简称电动帆)是一种利用太阳风动能冲力飞行的新兴无质损飞行器.针对电动帆传统推力模型中忽略了姿态对推力幅值影响的问题,本文推导得出了一种解析形式的改进推力模型,并与最新的多项式拟合改进推力模型进行了对比.对比结果显示两种改进推力模型数值结果很接近,但本文的解析改进推力模型形式更简单.为了重新评估电动帆在深空探测中的性能,以地球至火星的飞行任务为算例,分别采用传统推力模型和解析改进推力模型进行了电动帆轨迹优化仿真.仿真结果显示,在相同特征加速度情况下,采用改进解析推力模型完成任务所需时间,大于采用传统推力模型所用时间.上述现象的原因在于传统推力模型中忽略了姿态改变对推力加速度大小的影响,并高估了电动帆所能产生的最大推进角.     

空间微重力地面模拟试验系统智能控制器设计

为解决做复杂运动的大中型空间飞行器地面微重力模拟试验问题,提出一种新的三维空间微重力地面模拟系统.该系统采用机械传动、电机驱动和气悬浮的组合方式来实现三维空间复杂运动微重力环境的模拟,通过力反馈控制方式来实时抵消目标的重力.考虑到非线性驱动影响及机械传动部件的摩擦干扰,采用神经网络智能控制策略来自适应学习并补偿不确定影响.实验结果表明,所设计的试验系统具有重量轻、使用方便及模拟精度高等优点.     

弹道导弹中段突防弹道设计与验证

针对中段多脉冲弹道规划及评价问题,提出了一种新的弹道设计及评价方法。借鉴轨迹规划中节点搜索及扩展的思想,将多脉冲弹道的脉冲点火点视为节点,建立了多脉冲机动变轨模型。基于该模型,对突防弹道进行了设计及优化。运用"博弈论"的思想,在考虑敌方防御系统的探测机理、性能及部署基础上将敌方预测弹道与实际弹道的差值作为评价函数,以尽量降低敌方预测弹道的精度。最后,设计了导弹突防效能地面验证平台以验证所设计弹道的突防效率与弹道评价方法的有效性。选取了一个例子进行分析及验证,结果表明:相比最省能量弹道,设计的导弹防御系统对突防弹道的预测误差提高了5到15倍,达到了100~300km,飞行时间缩短了8.53%,而且规划时间不到140s。实验显示本文提出的弹道设计方法,能够在很短时间内规划出一条突防概率很高的弹道。