火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机概念研究

临近空间高超声速飞行器近年来获得了广泛关注,本文提出一种以基于火箭发动机和双燃烧室冲压发动机的多模态火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机作为飞行器的动力系统,并进行了性能分析研究。该飞行器在海拔10 km左右高度以0.8马赫的速度投放,在重力和发动机推力的联合作用下,能够在海拔5～8 km处加速到2马赫;然后加速爬升进入临近空间,发动机工作在引射亚燃或者双燃烧室亚燃模态下。可以根据实际选择高推重比、较低推进剂比冲效率的引射亚燃模态,或是较低推重比、高推进剂比冲效率的双燃烧室亚燃模态。最终飞行器加速到6马赫(26 km),进入双燃室超燃模态。针对空中发射模式和地面发射模式进行了轨道优化,仿真结果表明:在加速爬升到6马赫(26 km)的过程中,空中发射模式相比较地面发射模式可以节省37%的推进剂;空中发射模式存在一个负的最优初始飞行角度使得剩余质量与初始质量的比值达到最大。     

Halo轨道编队构型重构最优控制研究

变长度的测量基线与空间构型的多样性是航天器以编队方式执行深空探测任务的优势之一,该优势的发挥与航天器编队构型重构能力密切相关.针对Halo轨道编队构型重构问题开展研究,分析了Halo轨道编队的构型特性,推导了Halo轨道编队构型重构最优控制的Hamilton方程,基于第一类生成函数构造了最优控制Hamilton方程的迭...     

EMS磁浮列车的轨道共振和悬浮控制系统设计

主要从悬浮控制系统设计的角度来解决磁浮列车的轨道共振问题,研究鲁棒状态观测器的设计,讨论观测器参数的选择方法。仿真和实验的结果表明,所设计的悬浮控制系统可以消除轨道共振,实现磁浮列车的稳定悬浮     

星际探测太阳帆行星和太阳借力轨道全局优化

以太阳帆在20年内飞行至距离太阳200 AU以远进行星际探测为目标,研究太阳帆通过行星借力和太阳借力的轨道全局优化问题。建立太阳帆时间最优转移轨道数学模型,分析行星借力和太阳借力的约束条件,并用这些约束条件构造目标函数,从而将轨道优化的四点边值问题转化为求解无约束条件下的多变量优化问题。通过选取合理的约束权重,采用遗传算法获得大范围的粗略解,代入到序列二次规划算法中获得高精度解。仿真结果表明,虽然太阳帆通过太阳借力已获得相当大的加速度,但加上木星借力仍然可以节省相当多的飞行时间。提出的轨道优化思路,可以为太阳系逃逸任务轨道初步设计提供参考。     

基于梯形直觉模糊数的动态多准则群决策方法

针对决策信息为梯形直觉模糊数的多准则决策问题,引入含参得分函数和相关系数提出了一种动态多准则群决策方法,首先利用参照方案相关系数总偏差最小的非线性规划模型求解客观准则权重,通过参数因子转化犹豫度集结得到各方案综合得分函数,最后根据参数动态变化进行MATLAB仿真分析并排序。该方法适用于准则权重已知和未知的情形,弥补了犹豫度缺失和基于距离测度决策方法的缺陷,并通过航空装备保障合同商的选择决策实例验证了有效性。     

军事通信网节点重要度评估方法

针对军事通信网的应用环境和业务流传输的特殊性,考虑节点类型以及节点之间的相互关系,将节点按功能分为侦察节点、处理节点、指控节点、行动节点、传输节点五类节点。根据军事通信网信息流传输的特点,改进了传统的网络介数基本概念,定义了符合军事通信网特征的节点和链路重要度的新指标。最后,通过实例对军事通信网的节点重要度进行仿真计算,画出了所有节点重要度柱状分布图。     

有限数量机载雷达目标覆盖价值算法

针对有限数量机载雷达目标覆盖价值问题,建立了机载雷达载机待选轨道中心点(COCP)概念;分析了COCP和目标点之间的关系,给出了有限数量机载雷达目标覆盖价值问题的数学模型。通过分析有限规模COCP集合的方法,建立了多个机载雷达部署约束条件的数学模型。通过对COCP集合和目标点集合进行约束排除和聚类,简化了研究问题。总结出了有限数量机载雷达目标覆盖价值数学模型的最优解和启发式次优解,实例仿真结果表明该模型和算法的有效性。     

载人火星任务气动捕获段轨道初步设计

以载人火星探测任务为背景,建立了气动捕获段轨道的三自由度动力学模型。给出了满足任务要求的约束条件,求解了进入走廊,并分析了相关参数对轨道的影响。在此基础上采用遗传算法与序列二次规划相结合的串行优化策略,分析了通过侧倾角控制可达的航程范围。研究表明,气动捕获相对于直接减速入轨在能量需求上有显著优势,且具备一定的机动能力,是一种较为可行的载人火星飞船入轨方式。     

单航天器无需变轨与Walker星座多星交会的充分条件及特性分析

以Walker星座为研究对象,对单航天器无需变轨实现多星交会的问题展开研究。从Walker星座相位同构特性出发,得到了单航天器无需变轨能够对多颗星座卫星交会的充分条件,对交会的星座卫星的数目和星座卫星组合等问题进行了研究。在此基础上,提出了利用解析法求解交会轨道的轨道设计方法,并对交会轨道的特性进行了分析。对交会更多星座卫星(大于3颗)的可能性展开了讨论。研究结果可为单航天器无需变轨对星座多星交会提供理论依据。     

四元数的实矩阵表示

四元数代数在计算机图形学、现代物理学、卫星的姿态表示等领域中都扮演着重要角色,从数学角度对四元数进行彻底研究是有价值的,但是,由于不可交换性,四元数并不像人们期望的那样易于掌握。处理四元数的方法之一是把它们等同为实数矩阵,其中各位置上的元素当然是可交换的。这样的"等同"实际上是从四元数代数到Rn×n的代数嵌入。研究了从四元数代数到Rn×n的代数嵌入问题,给出了把虚单位映成带符号置换矩阵条件下的所有可能的代数嵌入。我们用的方法是去考虑四元数代数生成元(即虚单位)的象。我们考察这些象的性质并确定有哪些实数矩阵满足它们。然后,我们运用群作用的语言化简了问题。我们得到的结论是有趣的:决定着嵌入的那些关键性的矩阵对是由的实数矩阵对构成的。而这样的矩阵对本质上只有两对。