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.     

载人飞船标准返回轨道设计

本文研究载人飞船三自由度标准返回轨道的设计方法。基本的设计思想是在返回坐标系中建立飞船返回轨道运动方程,用非等值的速度滚动角γｖ（ｔ）使飞船再入过载均匀化及减小标准返回轨道与升力失控时自旋轨道的航程差,并引入侧向制导思想解决γｖ（ｔ）的反向问题。仿真中用二重迭代方法确定有关参数,避免了参数选择的盲目性。仿真计算表明,本文提出的设计思想具有良好的实用价值。     

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。     

基于双二体假设的载人登月混合轨道特性分析及设计

混合轨道是载人登月轨道的重要类型之一。利用混合轨道的组成特点,提出在双二体假设下以自由返回轨道为基础的混合轨道计算方法。主要对混合轨道的特性进行分析,给出混合轨道在能量消耗和飞行时间等方面的特性。在涉及月球运动的计算时,考虑月球运动的非圆性,对传统双二体假设略作修改。给出混合轨道的设计实例,仿真结果验证了本文提出方法的有效性。     

大椭圆轨道航天器编队飞行相对运动分析

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,因而该轨道多应用于卫星通信、天体观测、空间磁场探测等。上述空间任务所需的多航天器协同运动理论亟待解决。利用运动学方法推导了大椭圆轨道编队的相对运动模型,简要证明了实现长期近距离编队的必要条件,分析了相对轨道根数对线性化模型精度及其动力学特性的影响。仿真结果表明,相对运动模型在轨道远地点处精度较高,适当选择相对轨道根数可设计出满足任务要求的编队轨道。     

绕月轨道阴影区域建模与轨道优化

针对绕月运行轨道建立月球阴影区域与地球阴影区域的数学模型,给出了卫星是否处于阴影区域的判据;利用黄金分割法搜索出了阴影区域的边界值。将禁忌搜索算法嵌入遗传算法中并结合具体案例,搜索出了阴影时长最短的最优目标轨道。所给出的绕月轨道阴影区域模型简单且能够满足工程精度需求,可用于星上自主预报算法;所给出的嵌入式遗传算法能有效避免陷入局部最优并快速收敛。     

新型四极轨道电磁发射器

提出一种新型四极轨道电磁发射器模型,并对其进行数值分析及有限元仿真。设计了四极轨道和三叶花瓣状抛体,通过抛体的三组径向电流与四极轨道产生的三组环向磁场正交。环向磁场和流过抛体的径向电流相互作用产生轴向加速力。此外,新型四极轨道电磁发射器的结构设计有利于克服发射过程带来的巨大振动,提高发射精度和准确性。基于理论计算和有限元验证,对抛体的电流及磁场分布进行了分析。结果表明:与传统轨道电磁发射器相比,四极轨道电磁发射器能产生更大的轴向加速力。同时随着轨道电流的增加,抛体所受推进力也会增加。     

椭圆轨道上空间飞行器的编队飞行轨道设计

针对椭圆轨道上空间飞行器的编队飞行,基于开普勒轨道方程推导了一组新的相对运动方程,该方程组采用轨道要素表示,可直接用于编队的轨道设计。分析了一些典型的相对运动轨迹及编队轨道的精度,在此基础上,设计了线性编队和垂直圆编队。仿真结果验证了这种方法是有效的。     

高轨道(同步轨道)移动卫星通信系统

本文较详细分析了几种高轨道移动卫星通信系统的系统设计,并对设计高轨道移动卫星通信系统要解决的几个关键技术问题进行了讨论,最后对我国如何发展移动卫星通信系统提出几点技术建议。     

RLV再入标准轨道制导与轨道预测制导方法比较分析

提出只更新飞行剖面参数的航程更新方法及相应的RLV再入标准轨道制导规律;结合轨道在线生成与跟踪技术,采用Runge-Kutta-Fehlberg自适应变步长轨道快速预报方法,研究了RLV再入轨道预测制导。进一步对两种制导方法进行了比较分析研究,研究认为标准轨道制导与轨道预测制导都是可行的RLV再入制导方案,其有机结合是未来可重复使用跨大气层飞行器再入制导的发展趋势。     

快速设计月球卫星转移轨道的一种代数法

提出了一种将圆锥曲线拼接法与历表相结合 ,快速设计月球卫星地月转移轨道的方法。此方法是一种无需轨道积分的纯代数计算方法 ,具有速度快、精度高的特点 ,可用于月球卫星转移轨道的初步设计。将初步设计获得的参数作为精确设计的初值 ,能大大缩短精确轨道设计参数的时间。     

登月探测器轨道计算的自动寻优设计

研究探测器从停泊轨道出发飞向月球并击中月球的轨道自动寻优设计问题。着重讨论登月轨道计算的自动寻优设计。最后给出实验结果。     

采用固液冲压发动机的地空导弹弹道建模

针对采用固液混合冲压发动机的地空导弹弹道设计中出现的新问题, 给出了解决这些问题的弹道设计方法, 并利用弹道仿真对其进行了验证。     

基于Simulink的质点外弹道模型仿真

介绍了基于Simulink的质点外道模型的设计与仿真方法。首先给出了地面直角坐标系下的弹丸质心运动方程组,然后介绍如何采用Simulink建立系统的仿真模型并进行仿真计算。仿真方法具有模型设计过程简单、修改容易和结果直观等特点,可以应用到刚体弹道、火箭弹道及控制弹道等模型的仿真。     

某型鱼雷尾追式弹道设计与仿真

主要介绍了基于MATLAB/Simulink和Delphi两种途径的鱼雷尾追式弹道的设计与仿真方法.首先给出鱼雷导引系统的数学模型,然后介绍如何应用Simulink建立系统的仿真模型并进行仿真计算,并使用Delphi语言进行了仿真,最后给出相应的仿真结果和分析.Simulink的仿真方法克服了其他传统编程语言如Delphi仿真时繁杂、难度高、周期长的缺点,使动态系统的仿真变得容易、直观、迅捷.     

基于边界交叉法的高超声速滑翔飞行器多目标轨迹优化研究

针对高超声速滑翔飞行器复杂约束条件下多目标轨迹设计问题，基于边界交叉法和伪谱法提出了其多目标轨迹优化方法。首先，分析了高超声速滑翔飞行器复杂约束轨迹优化问题的特点，提出了多目标轨迹优化问题。然后，采用边界交叉法和伪谱法将多目标轨迹优化问题转化为一组单目标优化子问题，利用非线性规划算法分别求解。在优化过程中，将已求解子问题的解作为下一个子问题的初始值。利用上述方法求解了最大横程和最小峰值热流轨迹优化问题，仿真结果表明：本文方法能够有效搜索到优化轨迹的Pareto前沿，可以为高超声速滑翔飞行器轨迹设计提供参考。     

大椭圆停泊轨道月球探测器发射窗口运动学约束特性分析及转移轨道快速设计方法

通过分析大椭圆停泊轨道月球探测器发射窗口的运动学约束特性,给出了转移轨道运动学约束对发射窗口的影响规律,进一步明确了在该种情况下月球探测器的发射机会和增加窗口的可能性.并结合发射窗口运动学约束特性,提出了一种基于大椭圆停泊轨道的地月转移轨道快速设计方法.仿真结果验证了大椭圆停泊轨道下探测器发射窗口运动学约束特性分析的正确性,以及转移轨道设计方法的有效性.     

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.     

基于SQP法的助推-滑翔导弹助推段弹道优化研究

轨迹优化是飞行器总体优化设计中的重要组成部分,它贯穿于飞行器的整个设计过程。高超声速助推-滑翔导弹的弹道优化问题涉及攻角、法向过载、最大动压等多种约束条件,是一种复杂的最优控制问题。序列二次规划法（SQP）是解决该类问题行之有效的数值优化方法。本文利用SQP算法对助推-滑翔导弹助推段进行弹道优化,为这一高超声速飞行器的整体结构设计提供了有益的参考。     

反解法在再入机动弹道设计中的应用研究

简要分析了一般的再入机动弹道设计方法,即正解法.针对正解法对模型依赖性强和对初值非常敏感的问题,提出了一种基于误差补偿的机动弹道设计方法——反解法.该方法从弹道终端出发反解弹道,将计算结果误差转化为机动点参数误差,再通过关机点或中制导的调整进行误差补偿,从而有利于命中精度和打击效果的实现.仿真结果表明,该方法计算简便,对工程应用有一定的参考价值.