临近空间大气密度扰动对高超声速飞行器气动热环境的影响

基于TIMED/SABER 2002—2018年大气密度观测数据,统计分析了20~80 km大气密度扰动对高超声速飞行器飞行热环境的影响。根据驻点热流估算方法给出的大气密度变化量与热流变化量之间的关系,定性和定量分析了不同月份大气密度相对变化量引起的热流变化量在垂直和水平方向的分布特征。研究表明:SABER大气密度月年均值计算的热流相对USSA76在夏季半球中高纬度地区偏高,在冬季半球偏低。在夏季半球高纬度地区约80 km附近存在热流增量的极大值,南半球夏季的极大值高于北半球夏季,尤其在南半球1月份,热流偏高可达32.2%。在经度方向,热流分布在夏季半球差异较小,冬季半球差异较大;考虑真实大气中存在的扰动时,在南半球和北半球夏季80 km附近,SABER大气密度预测的热流分别比USSA76偏高可达40.7%和36.6%。在经度方向,大气扰动引起的热流经向分布差异显著。在飞行器设计时,大气扰动的影响不能忽略;高超声速飞行器飞行应避免在夏季穿越南半球和北半球,规避热流增加带来的风险。

大气阻力参数修正对低轨空间目标轨道预报精度的改进

对于低轨空间目标,大气阻力是影响轨道预报精度的主要摄动力.本文提出了一种基于空间环境数据和神经网络模型的空间目标大气阻力参数修正方法,基于目标的历史两行元根数,通过模拟得到外推一天轨道预报中预报结果与观测数据符合最好的阻力调制系数,分析表明其与太阳F_（10.7）指数和地磁Ap指数具有很好的相关性.根据已有数据,构建神经网络模型,实现对阻力调制系数的补偿计算,从而改进低轨目标外推一天的轨道预报.结果表明,神经网络模型相比两行元根数能够更及时地对空间环境变化进行响应.将该方案应用于天宫一号和国际空间站的外推一天轨道预报,验证了方案的正确性和普适性,对地磁扰动引起的较大预报误差改进效果更好,误差能够降低50%~60%;平均而言,预报精度可以提高约30%,改进成功率达到80%左右.