一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法技术

本发明专利技术一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法，首先根据空天飞行器气动力辅助变轨任务特点，将气动力辅助变轨划分为离轨段、大气层内气动力辅助变轨段、升轨段三个阶段；然后，根据飞行器气动力辅助变轨各阶段设计特点，建立气动力辅助变轨运动模型及约束条件模型；最后，根据所述气动力辅助变轨运动模型设计各阶段变轨轨道控制设计方法，设计算例、开展空天飞行器气动力辅助变轨仿真分析，并验证了设计方法有效性。方法有效性。方法有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法


[0001]本专利技术属于航空航天
，具体地，涉及一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法。

技术介绍

[0002]在空间试验任务中，空天飞行器具有升力体外形，可以借助于气动力辅助变轨技术进行大范围轨道机动控制、完成常规空间飞行器无法实现的机动任务。气动力辅助变轨的基本原理就是利用大气层内飞行段的气动力进行变轨控制力的替换，从而通过节约变轨推进剂、控制变轨机动时间延长飞行器在轨寿命、进行大范围机动变轨或调相机动完成一些常规航天器无法完成的空间任务。
[0003]在国内，哈工大、西工大、航天一院等单位在气动力辅助变轨轨道设计、轨迹优化、变轨制导控制等方面进行了深入研究；在国外，美国的航天飞机、深空探测器等均对气动力辅助变轨、气动刹车减速进行了深入研究及应用。
[0004]因此，为了开发并利用空天飞行器特有的在轨运行优势，亟需开展一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法，能够针对空天飞行器大范围异面变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据气动力辅助变轨任务需求确定离轨机动所需离轨脉冲ΔV
d
；2)将离轨脉冲ΔV
d
带入轨道模型推算离轨轨道；根据离轨轨道获得飞行器自离轨至进入大气入口点的飞行时间T
h
；根据所述飞行时间T
h
以及飞行器的飞行高度确定飞行器是否进入大气；满足条件则进入步骤3)，不满足则重复步骤2)继续解算离轨轨道直至飞行器进入大气，然后进入步骤3)；3)根据气动力辅助变轨段轨道动力学特点，建立大气层内气动力辅助变轨段运动方程及约束条件；4)对步骤3)所述大气层内气动力辅助变轨段运动方程进行简化处理，获得纵向运动方程和横侧向运动方程；5)基于步骤4)所述纵向运动方程，利用数值预测校正方法分别对进入段及逸出段的倾侧角进行迭代计算，获得进入段的倾侧角和逸出段的倾侧角；将飞行器进入大气至运行到轨道近地点对应的轨道段定义为进入段；将飞行器自轨道近地点至飞出大气层对应的轨道段定义为逸出段；6)根据步骤5)获得的进入段的倾侧角和逸出段的倾侧角，进行飞行器进入段和逸出段的轨道控制，同时，根据飞行器飞行高度判定飞行器是否满足大气出口条件，若满足大气出口条件，则判定飞行器飞出大气层并进入步骤7)；7)根据飞行器进入目标轨道需求计算升轨机动脉冲及升轨轨道；8)根据飞行器实时的轨道半长轴及偏心率，判断飞行器是否进入目标轨道，若飞行器进入目标轨道，则结束气动力辅助变轨任务；反之，则返回步骤7)继续推算升轨机动脉冲及升轨轨道。2.权利要求1所述的一种空天飞行器气动力辅助变轨设计方法，其特征在于，步骤1)离轨机动所需离轨脉冲ΔV
d
，具体为：其中，V
e
为大气层进入点对应的速度大小，γ
e
为大气层进入点航迹倾角，R
a
为大气层边缘地心距，R
d
为初始近圆轨道地心距...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，王征，满益明，曹晓瑞，刘刚，尤志鹏，王玉林，周正阳，黄世勇，吴俊辉，张月玲，陈尚，张春阳，韩金鹏，杜志博，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：