国外宇航员舱外机动装置发展综述

综述了“双子星座”和航天飞机等空间飞行器上的宇航员舱外机动装置（ＭＭＵ）的发展历程、技术特点及主要技术参数，并对其优缺点进行了分析。介绍了国外对空间站上的ＭＭＵ的设想。     

微小卫星绕飞空间站的动力学和控制

研究微小卫星围绕空间站飞行，监视空间站运行和外现状态，减少航天员舱外活动。这是小卫星一种新的应用概念。本文主要研究绕飞轨道动力学和稳定性，以及在有摄动情况下保持绕飞轨道的控制策略。这种控制策略所消耗燃料非常少，根据仿真实验结果，绕飞卫星飞行一个月时间仅消耗燃料的速度增量约为3～4m／s。     

空天瞭望

国际空间站“换班” 美国发现号航天飞机３月８日升空执行了一次国际空间站组装飞行任务。这次飞行送去了该站的第二个三人长期机组，并接回了第一个机组。第二个机组的指令长是俄罗斯的乌萨切夫。发现号此行携带了由意大利制造的多功能增压后勤舱（ ＭＰＬＭ），又称莱昂纳多号舱。该舱重 １１吨，长６．４米，装有约４．５吨科研设备和其它装置，包括命运号实验室舱的６个搁架。它先对接到节点１号舱上，卸货后再装上要带回地球的货物和垃圾由航天飞机运回地面。意共将为国际空间站计划制造３个这样的可重复使用增压舱。发现号已于３月２…     

空间站宇航员又做太空行走

国际空间站上的宇航员焦立中和沙里波夫3月28日穿着俄“奥兰”宇航服出舱进行了他们此次驻站期间的第二次舱外活动。此次活动历时4.5小时,其间两人在舱外安全了3个导航天线和一个GPS装置,并对空间站进行了拍照。装在俄恒星号服务舱外的空间对空间导航天线(又称W AL天线)和GPS装     

发现号执行空间组装任务

美国发现号航天飞机5月31日在肯尼迪航天中心发射升空,继续执行国际空间站组装任务。此次飞行代号STS-124．历时14天．主要任务是运送并安装日本为国际空间站建造的“希望”实验舱的“增压舱”和“遥控操纵系统”机械臂,同时还携带了修理空间站损坏的厕所所急需的一台泵。机上乘有7名宇航员．其中包括日本宇航员星出彰彦。飞行期间．宇航员们出舱完成了3次太空行走。     

绕飞轨道(绕飞角＞360°)动力学和控制策略--微小卫星一种新的应用概念

本文研究微小卫星围绕空间站飞行，监视空间站运行和外观状态，减少航天员舱外活动。这是小卫星一种新的应用概念。文章主要研究绕飞轨道动力学和稳定性，以及在有摄动情况下保持绕飞轨道的控制策略。这种控制策略所消耗燃料非常少，根据仿真实验结果，绕飞卫星一个月时间仅消耗燃料的速度增量约为３～４ｍ／ｓ。     

美俄宇航员结束一年期任务返航

正俄罗斯联盟TMA18M载人飞船3月2日脱离国际空间站并安全返回地面。船上乘有一名美国宇航员和两名俄罗斯宇航员,其中美国宇航员凯利和俄罗斯宇航员科尔尼延科本次飞行共在站上生活了340天时间。以往国际空间站机组人员只在站上驻守约6个月。凯利和科尔尼延科     

“奋进”号航天飞机进行天文物理学实验

1993年航天飞机的首次飞行任务进行了天文物理实验,增强了轨道器的能力,向人类最终进行空间站操作迈进了一步。“奋进”号在一周的飞行任务期间,5名宇航员成功地部署了跟踪和数据中继卫星(TDRS-6),进行了舱外活动,关闭并又重新启动轨道器的一个燃料发电电池,一间新卫生间也可使用,星际航行畅通无阻。航天飞机主要的科学实验任务却受到了威胁,因为在飞行的第二天,安装在航天飞机有效载荷舱对面壁上的漫射X-射线光谱仪(DXS)的两个检测器有一个自动关机了。     

空天瞭望

航天飞机为空间站安装机械臂美国奋进号航天飞机4月19日升空执行了编号STS100的飞行任务。此次11天的飞行任务是为国际空间站安装加拿大制造的移动维护系统(MSS)的三次飞行中的第一次。MSS 将在该站的组装和维护中超重要作用,可在各处搬运设备和补给品,释放和捕捉卫星,对舱外宇航员提供支持,并对与站体相连的仪器和其它有效载荷提供     

具有落点和落角约束的圆轨迹制导律

针对再入飞行器带终端约束的末制导问题,在二维平面内设计了一种新型圆轨迹制导律。首先,利用再入飞行器与目标相对几何关系对圆轨迹制导方法进行运动学分析。再通过对制导任务的分析,定义了两个圆轨迹跟踪误差变量,并基于此提出误差反馈导引方法。然后,得出闭环圆轨迹制导律,并对制导指令分量的具体含义进行了分析。最后,对该制导算法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明：此算法可用于末端大角度转向飞行,有效提高再入飞行器的作战效能;并且制导精度高,其中命中点误差和碰撞角约束误差都很小。     

闭路制导在小型固体运载火箭中的应用

固体运载火箭发动机推力偏差和秒耗量偏差大,导致关机点时间偏差也大,因此偏差轨道和按标称值飞行的标准轨道之间偏差大,传统的摄动制导难以满足对卫星高入轨精度的要求。针对固体运载火箭的上述特点,本文提出具有工程意义的闭路制导方法。实现闭路制导的关键之一是需要速度的求解。本文根据运载火箭的实时飞行状态和卫星轨道元素之间的关系推导出简单实用的需要速度,并应用于发射近圆轨道卫星的小型固体运载火箭的闭路制导控制中。经过数学仿真验证,证明本文中的方法在各种干扰下均具有较高的精度。     

Fuel optimum low-thrust elliptic transfer using numerical averaging

Low-thrust electric propulsion is increasingly being used for spacecraft missions primarily due to its high propellant efficiency. As a result, a simple and fast method for low-thrust trajectory optimization is of great value for preliminary mission planning. However, few low-thrust trajectory tools are appropriate for preliminary mission design studies. The method presented in this paper provides quick and accurate solutions for a wide range of transfers by using numerical orbital averaging to improve solution convergence and include orbital perturbations. Thus, preliminary trajectories can be obtained for transfers which involve many revolutions about the primary body. This method considers minimum fuel transfers using first-order averaging to obtain the fuel optimum rates of change of the equinoctial orbital elements in terms of each other and the Lagrange multipliers. Constraints on thrust and power, as well as minimum periapsis, are implemented and the equations are averaged numerically using a Gausian quadrature. The use of numerical averaging allows for more complex orbital perturbations to be added in the future without great difficulty. The effects of zonal gravity harmonics, solar radiation pressure, and thrust limitations due to shadowing are included in this study. The solution to a transfer which minimizes the square of the thrust magnitude is used as a preliminary guess for the minimum fuel problem, thus allowing for faster convergence to a wider range of problems. Results from this model are shown to provide a reduction in propellant mass required over previous minimum fuel solutions.     

具有最小航向误差的变结构导引规律设计

研究了具有最小航向误差的变结构最优制导问题，选择滑动面函数是航向误差和视线角速度的函数，得到的变结构制导规律由变增益比例导引项、航向误差项以及补偿项组成，弹道收敛性好。在拦截点以前，制导进入滑动模态，在滑动面上，变结构制导规律呈现平行接近法导引性质，具有最小的脱靶量和最低的控制能量要求，仿真结果证实了该结论。     

高速再入飞行器的变结构控制及其六自由度仿真研究

针对高速再入飞行器模型的快时变、强耦合及严重非线性的特点 ,采用变结构控制方法设计了自动驾驶仪 ;同时 ,采用最优化设计理论与理想速度曲线相结合的方法 ,设计了能同时保证末端制导精度及速度方向、大小的制导律。最后 ,进行了系统六自由度仿真 ,结果表明 :本文设计的制导律及控制方案合理、有效 ,易于实现     

天线罩误差下基于ADP的机动目标拦截制导策略

针对导弹导引头存在的天线罩误差,提出了一种基于自适应动态规划(ADP)的制导策略。不同于传统处理天线罩误差的估计与补偿方式,避免了估计过程中产生的误差影响。在导弹拦截机动目标的场景下,将拦截问题转化为鲁棒最优控制问题。设计了一种既可以消除天线罩误差和目标机动影响,又可以保证控制能量最小的代价函数。通过构造评价网络,利用自适应动态规划来求解近似鲁棒最优制导策略,并附加鲁棒控制项得到最终的机动目标拦截制导策略。采用李雅普诺夫稳定性理论证明了权值误差的一致最终有界和闭环系统的渐近稳定。仿真结果验证了所提出制导策略对天线罩误差下拦截机动目标的有效性。     

热流限制下的最优气动力辅助变轨

以变轨能量消耗最小为优化目标，应用极大值原理研究了飞行过程受热流限制和升力系统约束下的气动力辅助共面变轨问题，飞行过程成分第一自由弧段，约束弧段，第二自由弧段三个部分，讨论了升力系数的最优表达式，分析了飞行过程中两种约束的相互作用，给出了约束弧起始位置的角点条件和终端的横截条件下，对不同的初值选取方法讨论了三种计算策略，并给出了数值算例。     

航天器推力器配置的两项新性能指标

以完善推力器配置的性能分析为目的,从推力器配置对误差的鲁棒性以及燃耗这两个角度出发,提出了两项新的性能指标--配置阵的最小奇异值和平均燃耗.首先,由矩阵相关理论引入了配置阵的最小奇异值,并通过算例验证了它反映配置阵抗干扰能力的有效性;然后分析了控制指令的空间分布与配置推力矢量的空间分布之间的关系,通过仿真算例验证了它在反映不同配置的燃耗差异上的有效性.     

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１５０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     

Hill区域内基于推广的Poincaré映射的低能逃逸/捕捉轨道

给出了Hill区域内基于推广的Poincare映射的低能逃逸轨道的计算.文中的推广的Poincare映射需要在相空间中选取两个(而非一个)与流相截的面,即将包含某个天平动点的截面通过轨道来映射到近拱点的通道面上的,在数值上通过总变差减小的Runge-Kutta方法来实现两个相面之间的映射.捕捉轨道则可由Hill三体模型的对称性直接导出.最后,关于Rhea的二维、三维的逃逸和捕捉轨道的仿真结果验证了该方法的精度和鲁棒性.