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。     

环月轨道交会的奔月方案

研究了基于环月轨道共面交会的载人奔月方案.飞行方案设计采取人货分离的原则,包括3次发射,2次环月轨道交会.采用精确轨道动力学模型,得到了满足共面交会约束的发射窗口,以及地月转移轨道特性.进行了3次飞行任务的合理编排和规模估算,结果表明该方案在能量和时间需求上具备可行性.     

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。     

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。     

从空间站出发的奔月轨道设计

由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计.本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程.然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SOP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数.最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性.     

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.     

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。     

基于相对轨道根数的几种大椭圆轨道编队构形

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,可以实现高纬度地区长时间的通信和预警,具有重要的军事应用价值.大椭圆轨道编队飞行可实现空间磁场探测、信息干扰等特殊空间任务.有必要研究大椭圆轨道的多航天器协同运动理论.完善了以相对轨道根数为变量的大椭圆编队相对运动模型,分析了模型的误差.推导并证明了几种特殊的伴随星相对运动轨迹:直线、圆、椭圆,给出了两颗以及三颗卫星形成特殊编队构形的条件.仿真结果表明,在二体条件下,对近距离大椭圆轨道航天器的相对运动,编队具有较高的精度.论文研究结论可为大椭圆轨道航天器编队构形初步设计提供理论指导.     

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。     

空间救援发射窗口分析

从发射窗口的基本特性出发,推导了空间救援任务发射窗口的解析求解方法.将空间救援发射窗口问题分解为平面窗口问题和相位窗口问题,分别建立了平面窗口与相位窗口的解析求解模型,最后获得了发射窗口解析解.用直观曲线描述了同一经度的不同纬度所有发射点对应的发射窗口,为空间救援任务发射窗口的分析和快速计算提供了基础.     

带优先级的单类型航空弹药转运多目标规划模型

针对航母航空弹药转运过程非常复杂、涉及设备多、要求高的特点，在对其流程进行细致分析的基础上，将其抽象为一个两阶段多目标规划问题。同时，深入分析了转运过程中的各种约束条件、构建了该问题的两阶段优化模型。建模时，不仅考虑了武器升降机的有效利用、弹药量的合理分配等因素，还考虑了转运时对于不同类型弹药转运优先级与停机区弹药需求优先级的要求。通过模型优化，在满足转运优先级要求的基础上，能有效提高航空弹药的转运效率。     

满足大动压模拟要求的试验弹道优化设计

为了解决弹道导弹在高海拔发射场进行飞行试验时的大动压检验问题,提出一种模拟大动压条件的试验弹道设计方法。针对发射场的实际特点,建立残骸再入的动力学模型与落区边界模型;将大动压模拟条件转化为过程约束,提出一种主动段联合优化策略。基于自适应模拟退火算法,分别设计了三组满足不同大动压模拟条件和各项约束的试验弹道,并给出了对应的落区调整方案,验证了该方法的可行性。设计结果表明,最大动压主要出现在一级,一级最大负攻角增加,则最大动压也明显提高;同时调整发射方位角和二、三级程序角可以保证试验弹道满足弹头落点约束条件。     

基于TOPSIS的战区高层反导威胁评估

在分析战区高层反导威胁评估特点的基础上,建立了以来袭TBM发射点、预测落点、射程等为核心的战区高层反导威胁评估模型指标体系并进行了相应的量化,然后利用基于熵值权重确定的TOPSIS理论对模型进行求解。通过实例证明所提出的战区高层反导威胁评估模型和算法的有效性,对研究美军的战区高层反导武器系统具有一定的借鉴意义。     

A novel launch dynamics measurement system for multiple launch rocket system and comparative analysis with numerical simulations

In this paper,a novel launch dynamics measurement system based on the photoelectric sensor pair is built.The actual muzzle time(i.e.a time duration that originates from the initial movement to the rocket's departure from the muzzle)and the muzzle velocity are measured.Compared with the classical methods,the actual muzzle time is obtained by eliminating the ignition delay.The comparative analysis method is proposed with numerical simulations established by the transfer matrix method for multibody systems.The experiment results indicate that the proposed measurement system can effectively measure the actual muzzle time and reduce the error of classical methods,which match well with the simulation results showing the launch dynamics model is reliable and helpful for further analysis and design of the MLRS.     

Optimization Design of McPherson Suspension Steering System Based on R-W Method

The kinematical equations of McPherson suspension and steering system were set up by using R-W method of multi-rigid body system dynamics.The incidence matrix,route matrix,hinge vector matrix and system constraint equations were educed.The optimization model of McPherson suspension steering mechanism was founded by regarding the McPherson suspension and steering system as an integrated system.In order to gain the best optimization effect,a continuous weighting function was created according to the requirement of steering system performance.Taking example for TJ7136U,the optimization design of McPherson suspension steering system was conducted in this paper.     

航天器交会中的多圈Lambert问题研究

针对大椭圆轨道追踪器固定时间直接碰撞交会问题,介绍了一种快速确定多圈Lambert问题最优解的新方法。研究了多圈Lambert转移解,分析了转移时间与转移轨道参数的关系;研究了无时间约束最优直接碰撞交会及其必要条件。仿真表明:最优解快速确定方法有效、可行,并可提高计算效率。     

舰载弹炮结合近程反导武器系统火力分配模型研究

为最大程度发挥弹炮结合武器系统的作战效能,引入优化设计方法求取最大毁伤概率,建立了基于毁伤概率的火力分配模型。该模型将弹炮结合武器系统导弹和火炮的火力分配转化为导弹火力分配。根据导弹杀伤纵深和发射间隔确定导弹发射数量。根据导弹在杀伤区内毁伤概率特性,确定导弹发射时机。     

垂线偏差对弹道落点精度的影响分析

针对垂线偏差对弹道落点精度的影响,结合弹道飞行器质点动力学模型,系统分析了垂线偏差对发射坐标系、初始参数、飞行过程中受力、程序角控制基准、地心坐标系弹道参数等的影响机理,并建立了相应的数学模型。进一步,基于给定的弹道落点偏差计算方法,以某飞行弹道为例,定量给出了不同发射点大地纬度、不同发射方位角下垂线偏差引起的落点偏差。本文研究工作对提高弹道飞行器落点精度具有重要参考意义。