月球探测器返回轨道特性分析

对月球探测器的返回轨道进行了建模与特性分析.在三维空间中建立了返回轨道的数学模型;对模型进行仿真分析得到从月球影响球东经80°出口的返回轨道最省能量等结论;根据模型及其特性给出初步轨道的算例,并以此结果为初值,在已有高精度动力学模型下搜索计算,较快地得到了精确轨道;通过两条轨道参数及空间形状的对比,证明文中解析方法的正确性.     

飞船返回再入制导方法研究

本文分析研究了飞船离轨返回制动段的制导方法,提出了一种消除制动段误差对再入点状态参数影响的制动发动机综合关机方法,并对再入段的制导方法进行了分析讨论,最后进行了数值仿真分析,论证了方法的可行性。     

月球返回舱再入制导律设计

针对以接近甚至超过第二宇宙速度再入地球的登月飞行器制导任务,研究了满足热流、过载、落区等约束的返回舱再入制导律。月球返回舱是低升阻比弹道升力式再入飞行器,控制策略是改变倾侧角的符号和大小。倾侧角大小的确定转化为一个单变量非线性方程求根的问题,倾侧角符号的确定依倾侧反转逻辑来满足横向走廊,其中横向走廊设计成速度的函数。通过综合偏差的Monte Carlo仿真评价制导算法的性能,仿真结果表明制导的纵向标准偏差在30km左右,横向标准偏差小于5km。此外,分析了影响滚转速率的因素,给出了调整反馈增益系数和减小滚转速率及制导精度的关系。     

2014年度国防科技工业十大创新人物(团队)

探月工程三期再入返回飞行试验任务团队再入九天向明月,"小飞"胜利把家还。2014年,他们坚持创新驱动,大力协同,攻坚克难,确保探月工程三期再入返回飞行试验任务取得圆满成功。这标志着我国全面突破和掌握航天器以接近第二宇宙速度再入返回关键技术,为完成"绕、落、回"三步走战略目标打下了坚实基础,对我国月球及深空探测乃至航天事业发展具有重大意义。     

高超声速滑翔式再入飞行器最大航程飞行轨迹分析

针对航程最大的再入问题,研究了高超声速滑翔式再入飞行器的飞行轨迹特性.使用Legendre伪谱法进行轨迹优化,得到最优轨迹.分析了路径约束对轨迹的影响,以及在路径约束下控制量对飞行轨迹的影响.根据控制量的取值规律,提出一种升力系数的分段直线取值模型.数字仿真表明,通过该模型得到的飞行轨迹与最优轨迹类似,且航程相差很小,可以作为一种使航程最大的轨迹控制方法.     

基于地面防御约束的飞行器再入轨迹优化研究

针对不同防御阵地位置与防御半径,利用Radau伪谱法进行了机动再入飞行器最短时间突防轨迹的优化研究,分析发现,随着防御半径的增加,飞行器依靠空气动力进行侧向机动规避较难实现,并且当防御阵地靠近目标点时,飞行器可机动规避的范围较小,但由于其飞行高度的特殊变化,使得地面防御力量仍然难以实施有效拦截。计算结论对再入飞行器突防轨迹的设计以及地面防御力量的部署都具有一定的参考价值。     

载人登月自由返回轨道与Hybrid轨道设计方法

对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了分析。Hybrid轨道由自由返回与非自由返回轨道组合而成,文中给出了一条典型的Hybrid轨道设计过程,并对其优缺点进行了简要分析。文章所述方法与结论可应用于载人登月任务轨道设计,也可应用于嫦娥后期工程和搭载发射的微型月球探测器的轨道设计。     

基于STK的月球任务设计与仿真

利用拼接圆锥曲线法设计月球探测器轨道,一般将向月飞行轨道分为地心轨道、月心轨道和环月捕获等几个主要轨道段.分析了探测器在月球任务不同轨道段的轨道特点,给出了主要定轨参数.为方便进行目标对准,分析了建立辅助平面以实现月球捕获的方法.最后利用卫星工具包(Satellite Tool Kit, STK)软件对整个飞行过程进行了可视化仿真.对于今后的月球任务和深空探测任务具有应用价值.     

叶培建委员：嫦娥三号首选月球着陆点为虹湾地区

全国政协委员．中国空间技术研究院空间科学与深空探测首席专家叶培建透露．计划于2013年发射的嫦娥三号卫星首选月球着陆点为虹湾地区。叶培建委员表示,嫦娥三号的预选着陆区有5个．但综合各方面情况．虹湾地区的地势相对平缓．最适合飞行器着陆。叶培建说,嫦娥二号不久前公布了目前世界上已发布的最清晰的月球全图．分辨率达7米。“虹湾地区飞得低,分辨率就更高。”因此,技术人员对该地区的地表状况掌握得比较充分。“如果没有什么大的变化,我们的首选着陆点应该是虹湾地区。”叶培建委员说。     

征途直指广寒宫(下)——人类探月历程

正(上接第2期82页)采样返回和月球车——苏联探月活动的成果苏联在尝试载人登月的同时,"月球计划"在持续进行。任务之一是在月面软着陆,月球探测器自动采集月面土壤岩石样本,然后返回地球。这种自动取样探测器由上下两级组成:下级主要部件是样本采集装置,即一支带有钻头的机械臂,能够钻入月球土壤获取样本;其他部件有软着陆制动发动机、无线电装置、推进剂箱等。上级部件     

载人登月着陆窗口与定点返回轨道耦合设计

对于月面中高纬度着陆且定点返回地球中高纬度着陆场的载人登月任务而言,月面着陆窗口与定点返回轨道设计存在耦合关系,这是工程任务面对的关键技术之一。针对任务背景及约束条件,建立月面着陆窗口与定点返回轨道求解数学模型;通过数值求解着陆窗口与返回轨道参数规律,并从空间几何关系分析耦合机理;以2025年载人月面虹湾探测为例,给出了着陆窗口与定点返回轨道求解流程及验证算例。计算结果经商业软件STK校验正确,表明该方法是一种简捷精确的载人登月任务规划方法,可在未来载人登月工程任务规划时直接使用。     

基于合作博弈的智能集群自主聚集研究

智能集群是指由大量智能体构成、采用自组织策略协作完成任务的群体。以无人车集群系统协同监视再入体着靶过程为任务背景,开展智能集群自组织策略的关键技术研究。设计了无人车集群执行再入体着靶协同监视的集群行为模式,提出了基于合作博弈的智能集群自组织策略,各智能体以实现群体聚集为“合作目标”,以降低自身能量消耗为“竞争目标”,开展博弈,基于微粒群算法规划局部路径,最终使群体系统涌现出聚集行为。仿真实验验证了设计的自主聚集策略的有效性。     

滑模变结构控制的月球着陆舱姿态控制系统设计

在我国的探月计划中,要实现月球探测器软着陆于月球表面.在分析月球着陆舱软着陆段的飞行任务对于姿态控制要求的基础上,基于滑模变结构控制方法,根据实际姿态角和期望姿态角的偏差,给出了线性滑动模态面的切换方程,采用指数趋近律和边界层削抖的方法,推导出期望控制力矩的计算公式.并研究了姿控发动机的配置特点和点火逻辑.给出了由期望力矩计算实际控制力矩的方法.仿真结果表明,该姿态控制系统能迅速地将着陆舱跟踪到期望姿态.着陆舱经过514s飞行,在距月面2 km处将速度减为零,将姿态调整到垂直向下,完成了飞行任务.飞行轨迹比较平滑,具有较好的鲁棒性和自适应性.     

一类不确定语言型机降场选择模型

机降场选择是超视距垂直登陆作战的关键工作之一。针对机降场选择的决策特点,定义了不确定语言集结算子,建立了基于不确定语言型多属性群决策方法的机降场选择评估模型。该模型直观、简单,降低了对指挥员的专业素质要求,有效弥补了指挥员的主观判断误差,提高了评估决策可靠性,具有较高的应用价值。     

基于Gauss伪谱法和直接打靶法结合的月球定点着陆轨道优化

将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法( Gauss Pseudospectral Method-GPM)和传统的直接打靶法有效结合,对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究.推导了高精度模型下着陆动力学方程.针对优化方法各自的特点和多约束条件下最优月球软着陆轨道设计的难点,提出了问题求解的串行优化策略:将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,取较少的Gauss节点,利用GPM求解初值,初值的求解采用从可行解到最优解的串行优化策略;在Gauss节点上离散控制变量,利用直接打靶法求解精确最优解.仿真结果表明,本文提出的轨道优化方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性.     

子母弹再入段飞行干扰弹道仿真系统设计与实现

建立了分块的子母弹全弹道仿真流程,给出了影响子母弹子弹落点散布的三类再入段干扰因素,并提出了干扰因素的基本分析方法,最后对子母弹再入段飞行干扰弹道仿真系统的设计方案进行了总结。结果表明,该仿真系统可以弹道的不同阶段为入口进行不同导弹飞行段的弹道解算,通过设置不同的干扰因素,可进行多因素对子弹落点散布影响研究,为子母弹子弹落点散布规律的研究提供技术支撑。     

一体化联合登陆作战中船坞登陆舰编队展开点确定研究

在一体化联合登陆作战中,大型两栖战舰及其编队通常是敌首选的打击目标.为了确保船坞登陆舰编队的安全,在突击上陆过程中正确确定其展开点是其中一个重要的问题,它关系到登陆兵能否快速上陆和作战能否按计划顺利进行.该文从定量分析的角度对船坞登陆舰编队展开点确定问题进行了探讨,建立了其数学模型,并用一个实例予以说明.     

提高再入点精度的末助推级制导方法

本文将需要速度运用于导弹助推级以提高导弹的再入点精度,为再入机动及末制导提供较好的初始条件。文中还考虑到为调整推力方向进行姿态控制的工程可实现性。