连续常值推力机动分析与应用

连续常值推力机动是空间飞行常用的轨道机动方式。其中,小推力适合于地球轨道航天器交会机动,而切向或周向推力以及较大的正径向推力可用于脱离地球引力场的逃逸飞行,执行星际交会使命。应用常推力作用下的质心运动方程,对机动推力的量值没有限制;在航天器交会应用中,对相对距离也无要求。这种方法可直接获得向径、轨道速度等参数随时间或极角(绕地心的转动角)的变化,便于分析轨道转移与逃逸运动,有助于飞行使命与运动轨迹的设计。特别是,若机动转移的初轨为圆轨道,在推力较小、飞行时间不长的情况下,应用量纲1形式的运动方程,可获得具有工程应用价值的近似解。

极坐标系连续常值推力机动分析(英文)

连续常值推力是空间飞行常用的轨道机动方式,在空间交会与星际航行使命中具有重要的应用价值。其中,小推力适合于地球轨道航天器交会机动,而切向或周向推力以及较大的正径向推力可用于脱离地球引力场的逃逸飞行,执行星际交会使命。应用常推力作用下的极坐标系质心运动方程,对机动推力的量值没有限制;在航天器交会应用中,对相对距离也无要求。这种方法可直接获得向径与速度等轨道参数随时间或极角(绕地心的转动角)的变化,便于分析轨道转移与逃逸运动,有助于飞行使命与运动轨迹的设计。特别是,若机动转移的初轨为圆轨道,在推力较小、飞行时间不长的情况下,应用无量纲形式运动方程,可获得具有工程应用价值的近似解。文章给出一些有关的结果与应用案例。

空间飞行器连续径向推力机动轨道研究

在二体假设下对空间飞行器在径向推力作用下的机动轨道进行了研究。首先,在惯性坐标系中建立了空间飞行器在径向推力作用下的动力学方程,探讨了径向推力机动轨道的动量矩矢量和能量特性;然后推出了空间飞行器在径向推力作用下的逃逸条件,探讨了在圆轨道上运行的空间飞行器在连续常值径向推力作用下的三类机动轨道的特性,并给出了相应的算例及仿真计算结果;最后,研究了连续常值径向推力圆轨道,得出了空间飞行器在连续常值径向推力作用下沿圆轨道运行的条件,并与对应的等半径开普勒圆轨道和等角速度(等周期)开普勒圆轨道进行了比较。

连续小推力悬停构型相对运动控制仿真研究

针对连续变推力和脉冲推力不满足工程中推进系统要求的问题,为满足航天器在轨任务对悬停技术的要求,提出一种用多段连续常值小推力实现悬停的控制策略。基于相对轨道要素的相对运动模型,结合脉冲式水滴悬停的构型设计和控制方法,得到任意时刻任务航天器相对轨道要素的变化量;根据轨道要素的高斯摄动方程,在分段常值推力条件下,推导了相对轨道要素变化量的解析解;设计了满足区域悬停约束的常值推力多弧段控制策略。仿真结果表明,得到的连续常值推力控制策略实现了相对目标航天器的区域悬停,较传统连续常值推力方法解除了推进系统控制周期内全程工作的限制,能满足更灵活的任务要求。

追踪椭圆轨道目标Hill制导及其误差分析

针对椭圆轨道目标的飞行器近距离交会问题,研究了追踪任意椭圆轨道目标的Hill制导方法。从状态转移矩阵出发推导出追踪椭圆轨道目标的Hill制导表达式,然后推导出连续常值推力作用下系统状态的解析表达式,在此基础上分析了Hill制导过程中线性化误差和J2摄动误差,通过误差项进行补偿,并给出了Hill制导改进算法。仿真分析表明椭圆轨道Hill制导是可行的,且其改进算法能进一步提高制导精度。