基于线性引力场的运载火箭弹道设计研究

为了解决运载火箭末级小推重比情况下最优弹道设计的问题,达到火箭入轨速度损失更小、消耗推进剂更少的目的,采用更加准确的线性引力场模型,通过简化偏航程序角和协态变量,将真空飞行段最优推力方向转换为含有5个约束条件的两点边值问题进行求解,进而通过积分运动方程得出最优弹道。此外,结合运载火箭飞行的特点对迭代初值进行了研究,提出了协态变量和火箭飞行时间初值的设置方法,并归纳出基于线性引力场的运载火箭全程飞行弹道设计思路和设计流程。仿真结果表明:在正常推重比情况下该方法与传统方法的设计结果吻合,俯仰程序角基本呈线性变化;在给定的小推重比情况下,该方法速度损失更小,相比传统设计方法和迭代制导仿真可分别节省推进剂2.9%和2.1%,同时俯仰程序角已不能按线性化规律来设计。该设计方法具有较好的收敛性能和优化效果,对小推重比情况下的弹道设计具有良好的适应能力,可应用于运载火箭上升段全程弹道设计,也可为运载器在线轨迹规划等提供新思路。

一种基于引力场线性化的制导方法

文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基于引力场线性化方法,将惯性系下航天器受摄运动方程转化为线性形式,推导出了以摄动引起的位置偏差为反馈量的闭环制导加速度的表达式。之后考虑非保守摄动力(也即大气阻力),通过引入补偿系数,并利用遗传算法对补偿系数进行优化,得到修正的闭环制导加速度表达式。文中所提的制导方法可用于各种空间轨道机动过程中摄动误差的修正,以交会为例进行了仿真,结果表明修正后的轨道能够很好地跟踪理想轨道,且交会精度高。

引力场的非线性性对轨道的影响

引力场的非线性性影响行星的轨道,最重要的影响是使轨道发生进动,本文计算的进动值为△θ=(π/2)(βGM/C^2L).

A Solvable Model in Two—Dimensional Gravity Coupled to a Nonlinear Matter Field

The two-dimensional gravity model with a coupling constant and a vanishing cosmological constant coupled to a nonlinear matter field is investigated. We found that the classical equations of motion are exactly solvable and the static solutions of the induced metric and scalar curvature can be obtained analytically. These solutions may be used to describe the naked singularity at the origin.

Gravitational Faraday effect in curved space-time induced by high-power lasers

Gravitational field produced by high-power laser is calculated according to the linearized Einstein field equation in weak field approximation. Gravitational Faraday effect of electromagnetic wave propagating in the above gravitational field is studied and the rotation angle of polarization plane of electromagnetic wave is derived. The result is discussed and estimated under the condition of present experiment facility.