【技术实现步骤摘要】
一种航天器返回轨道解析梯度的计算方法
本专利技术涉及一种航天器返回轨道的计算方法，尤其涉及一种航天器返回轨道解析梯度的计算方法。
技术介绍
返回是指航天器沿其运行轨道或者经过变轨后沿过渡轨道进入地球大气层，在空气动力的作用下减速并着陆的过程。航天器在返回过程中的运行轨迹称为返回轨道。近地航天器的返回轨道可分为调姿段、制动段、滑行段、再入段和着陆段，每段所采用的动力学模型不同，计算过程比较复杂。由于航天器在返回过程中，高速再入导致气动加热严重、环境恶劣，再入过程的减速过载、气动加热带来的热流和总吸热量以及着陆精度均是返回轨道设计的约束条件。因此，返回轨道的设计一般采用迭代过程，通过迭代计算得到满足约束条件的标称返回轨道，实现返回轨迹优化并为防热、结构、控制和推进等相关系统设计提供技术参数。现有的返回轨道设计方法一般采用数值梯度进行迭代计算。通常情况下，以制动点和制动时长作为迭代变量、以再入角和开伞点的位置误差作为迭代目标，采用数值梯度进行返回轨道迭代计算。采用数值梯度计算时，迭代初值和梯度猜想值对迭代次数的影响较大，需要多次试算才能选择出合适的梯度数值，返回轨道的计...
【技术保护点】
1.一种航天器返回轨道解析梯度的计算方法，包括：S1.建立航天器返回轨道制动段航程Sb1与制动时长tp的第一关系式，并根据所述第一关系式获取所述制动段航程Sb1对所述制动时长tp的第一梯度；S2.建立航天器返回轨道滑行段航程Sb2与所述制动时长tp的第二关系式，并根据所述第二关系式获取所述滑行段航程Sb2对所述制动时长tp的第二梯度；S3.建立航天器返回轨道再入段航程Sb3与所述制动时长tp的第三关系式，并根据所述第三关系式获取所述再入段航程Sb3对所述制动时长tp的第三梯度；S4.对所述第一梯度、所述第二梯度和所述第三梯度求和获取所述返回轨道总航程Sb对所述制动时长tp的梯度。
【技术特征摘要】
1.一种航天器返回轨道解析梯度的计算方法，包括：S1.建立航天器返回轨道制动段航程Sb1与制动时长tp的第一关系式，并根据所述第一关系式获取所述制动段航程Sb1对所述制动时长tp的第一梯度；S2.建立航天器返回轨道滑行段航程Sb2与所述制动时长tp的第二关系式，并根据所述第二关系式获取所述滑行段航程Sb2对所述制动时长tp的第二梯度；S3.建立航天器返回轨道再入段航程Sb3与所述制动时长tp的第三关系式，并根据所述第三关系式获取所述再入段航程Sb3对所述制动时长tp的第三梯度；S4.对所述第一梯度、所述第二梯度和所述第三梯度求和获取所述返回轨道总航程Sb对所述制动时长tp的梯度。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤S1中，假设所述航天器在制动段的制动开机点至制动结束点的轨道角速度保持一致，则所述第一关系式为：其中，h0为制动点的轨道角动量，Rd0为制动点的地心距离，Rp为地球平均轨道半径，hf为开伞点的高度。3.根据权利要求2所述的计算方法，其特征在于，步骤S2中，包括：S21.获取所述航天器在制动结束点位置的结束点惯性速度V0在当地的水平分量Vx和径向分量Vy；S22.根据所述水平分量Vx和所述径向分量Vy获取所述结束点惯性速度V0，以及所述惯性速度V0的惯性速度倾角θ0；S23.根据所述结束点惯性速度V0和所述惯性速度倾角θ0获取所述航天器在滑行段的滑行段航程角S24.根据所述滑行段航程Sb2、所述制动时长tp和所述滑行段航程角建立所述第二关系式；S25.根据所述第二关系式，利用链式求导法则计算所述第二梯度。4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，步骤S21中，假设制动速度增量为脉冲，作用点在所述制动段的中点，则水平分量Vx为：径向分量Vy为：其中，Vi0为制动点的制动惯性速度，θi为制动点惯性速度的速度倾角，Δν为制动速度增量，ψz为制动俯仰角且-π≤ψz＜π。5.根据权利要求4所述的计算方法，其特征在于，步骤S23中，滑行段航程角为：表达式中的系数为：a＝2Re(1+tan2θ0)-(Rd0+Re)ν0，b＝Reν0tanθ0，c＝(Rd0-Re)ν0，其中，μ为地球引力常数，Re为再入点的地心距离。6.根据权利要求5所述的计...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟跃，黄震，马晓兵，张治国，
申请(专利权)人：北京空间技术研制试验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11
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