基于遗传算法的最优多脉冲交会轨道设计

为了解决燃料最省和时间-燃料组合最优的航天器轨道交会问题,采用遗传算法对最优多脉冲交会轨迹进行设计.把最优脉冲的幅值、方向和真近点角作为编码变量,根据最优交会问题的终端边界条件和必要条件来设计适应度函数.该方法分别用于最优双脉冲交会、具有初始滑行段的最优双脉冲交会、最优三脉冲交会和时间-燃料组合最优三脉冲交会四个仿真实例.将仿真结果与牛顿法求解的精确最优解比较,可以看出用遗传算法求解的最优解具有较高精度,证明了该方法的合理性和有效性.

三脉冲最优交会问题的解法

针对两航天器交会问题,研究了燃料最省的三脉冲交会方法。推导了存在端点滑行段和不存在端点滑行段两种三脉冲最优解的充要条件,并给出相应的解法。三脉冲最优解的求解采用多变量迭代的方法;对于存在端点滑行段的三脉冲最优解的求解,利用四脉冲最优解的对称性,减少迭代变量的数量,降低了计算量。通过数值仿真验证了本文解法的正确性和有效性。仿真结果的分析表明,对于给定的初始状态,在某些时间段内没有双脉冲和四脉冲最优解,只存在三脉冲最优解,而且三脉冲最优交会是一种对燃料和时间都比较合理的交会方法。

小卫星共轨式轨道转移策略

针对小卫星与共轨目标星之间的交会问题,设计制导策略使小卫星在预期时间内与目标星相遇。利用均匀中心引力场模型,推导了一个关于两星相对运动状态和转移时间的二次方程,求解该方程能够得到固定燃料转移问题的最优推力时间和推力方向的解析解。在自由滑行段采用Lambert变轨算法代替解析算法,提出了一种改进制导算法。应用该改进制导算法进行大量仿真实验,并利用STK仿真软件对仿真结果进行验证,表明本文算法是有效的。

在轨目标逼近远程导引律设计

利用最优多脉冲方法,对目标航天器逼近过程的远程导引段轨道进行设计。基于Lawden主矢量理论,解决固定时间、燃料最省的逼近轨道问题。通过仿真分析了固定初始条件时燃料消耗量随着转移时间的变化关系,对于燃料和时间均有约束的情况,给出了求解燃料最省和时间最小的多目标优化问题的方法。这一研究对于评估具体任务的燃料消耗和转移时间有重要意义。

新一代运载火箭基准方位偏差对瞄准精度的影响

新一代运载火箭采用近距离光学平瞄方法,将光电瞄准仪架设在与火箭距离较近的发射塔架上。由于发射塔架不稳固,导致光电瞄准仪引入的基准方位存在误差。针对此问题,采用光学矢量传递理论,推导基准方位误差对瞄准精度的影响公式。数学仿真结果表明,瞄准基准设施的建设应满足一定的稳固度要求。

运载火箭发射台垂直度调整方法及发展探讨

介绍中国运载火箭发射台垂直度调整方法及原理,分析垂直度调整系统对火箭总体的影响。通过比对国外运载火箭发射台、制导控制系统的相关方案,对中国运载火箭垂直度调整系统的技术发展方向进行探索。

冗余惯组初始基准现场校准装置研究

航天飞行器需要满足长时间待机、长轨迹飞行及高准确入轨的要求。新一代运载火箭从单一的惯性平台导航方式,改进为多套捷联惯组冗余制导方式。火箭飞行时,其中一套惯组作为主份,控制火箭飞行,其它惯组则处于热备份状态,参与冗余判断,并在主份出现故障时接管其工作。这就要求在火箭飞行前,需对冗余惯组之间的初始角度差进行现场标定。提出了利用光电测角技术原理,对冗余惯组之间的初始安装相对角度差进行测量,论述了标定方法及测量设备的研制方案,并对测量结果进行解算和原理验证,试验表明其具有测量原理正确、测试结果准确以及可操作性强等优点。

液体运载火箭推进剂加注对瞄准结果影响分析

目前中国液体运载火箭一般采用地面光学瞄准方法来精确测量其惯性器件的初始方位,为了避免推进剂加注、全箭不水平度变化等可能导致的火箭初始方位改变,射前需要进行多次瞄准操作并逐次修正,占用大量的射前准备时间。针对该问题,采用理论分析和实际测试的方法,根据光学平瞄和斜瞄两种瞄准方式的火箭瞄准数据,分析了推进剂加注前后瞄准数据的变化情况,对于近距离平瞄方式加注前后火箭初始方位角最大变化21″,远小于瞄准偏差允许范围。基于分析结论,提出取消近距离平瞄火箭推进剂加注后瞄准操作、简化发射流程的建议,为无人值守发射的实现奠定基础。