平动点双脉冲转移轨道的快速计算方法

针对限制性三体问题中的平动点双脉冲转移,提出一种高效的计算方法。通过利用基于二维插值的数值流形近似方法对流形进行近似计算,同时利用二体模型下的圆锥曲线近似流形拼接段,根据经典轨道要素推导得到完成拼接所需的速度增量,避免在优化过程中对流形的重复积分计算,以及在三体模型下对拼接段的迭代计算,从而显著提高计算效率。然后推导得到三体问题下的主矢量理论,可将其用于对优化所得的双脉冲转移轨道进行燃料最优性的验证。最后,以航天器从近地圆轨道到地月系L1点的halo轨道的双脉冲转移为例进行数值仿真,验证数值流形近似算法和二体模型近似脉冲的有效性,并表明该方法在优化过程中具有高效性。

飞月轨道引力捕获设计方法研究

利用太阳引力摄动与月球绕飞设计的地月转移轨道 (飞月轨道 ) ,与霍曼转移相比 ,虽然飞行时间较长 (约三、四个月 ) ,但可显著节省速度增量 (可达 15 0米 /秒 ) ,对无人月球探测器尤为适合。应用平面圆型限制性四体问题动力学模型 ,选择从月球出发的初始条件。借助“地心距 时间曲线” ,从平面圆型限制性四体问题转换为一般的限制性四体问题。通过典型模拟计算 ,分析负向积分 (从月球轨道出发 )初始轨道参数及太阳方位对月球探测器轨迹的影响 。

圆型限制性三体问题中双脉冲地月转移轨道设计研究

基于圆型限制性三体问题模型(CR3BP),提出了一种用于设计双脉冲地月转移轨道的微分数值计算方法。通过分析地月转移过程中航天器的初始和末端状态,利用Newton-Raphson迭代法推导转移轨道的微分校正方程,并采用periapsis截面来估计转移轨道的初始状态;然后以估计的初始状态作为迭代初值,经过微分校正方程的迭代得到准确的初始状态,完成双脉冲地月转移轨道的设计,并解决了空间CR3BP多个未知参数的问题。因此,该方法不仅适用于平面CR3BP,也适用于空间CR3BP的双脉冲转移轨道设计。数值计算结果表明,该方法能有效地进行双脉冲地月转移的数值计算。另外,双脉冲地月轨道和月地返回地球的轨迹是关于x-z平面镜像。

利用平动点流形设计地月转移轨道的研究

讨论了地月转移轨道设计中所涉及的若干关键问题。首先建立了改进的双圆模型,提高了建模精度,给出了会合坐标系之间的状态向量变换方法;然后针对Koon的文章中地月L2点流形选取存在的问题,给出了正确的流形选择方法,并基于算例给予了证明,分析了坐标变换导致的Jacobi能量不守恒问题,针对该问题提出了一种新的Poincare截面法并得到了优化Delta V能量消耗的转移轨道;最后,采用参数化方法求解Poincare截面上的拼接初始状态向量,给出了算例,证明了所提出方法的有效性。