运载火箭的自旋稳定问题

本文讨论卫星运载火箭末级自旋稳定问题,分析了干扰因素的影响。计算结果表明:卫星入轨点轨道参数的偏差,不仅依赖于干扰因素的性质和作用的大小,而且与末级火箭的转速有关;合理地选择末级火箭的自身旋转速度,可以减少干扰因素对入轨点轨道参数偏差的影响。     

一种探月任务多窗口发射轨道设计方法

针对探月任务多窗口发射需求和目标轨道受到明显月球引力摄动的特点,提出一种快速高效的发射轨道设计方法：在星箭分离前的发射段,各发射窗口对应的发射轨道的一、二级飞行段完全相同,仅调整三级工作段程序角和无动力滑行时间,以满足入轨要求;在末级排放段,微调末级速度方向,利用月球摄动抬高末级近地点高度,使之超过GEO受保护区。该方法可统一火箭一、二级飞行段状态,缩小子级残骸落区范围,增强入轨参数设计的灵活性,显著提高星箭入轨参数迭代和相关分析工作的效率,明显改善末级离轨效果,符合空间安全相关要求,可推广应用于其他深空探测任务的多窗口发射轨道设计。     

《中国空间科学技术》1984年总目录

期号贡数8 1 24 16 53436 OU6 空间飞行器系统工程自旋稳定的末级固体运载火箭的轨道设计与计算网络可靠度的简捷计算法网络可靠度的布尔代数算法通信卫星最优设计初探对太阳姿态定向圆轨道近地卫星发射窗口的设计固体远地点发动机的总体设计要求17 1 9 14 2834 1372 3 3 4 4 4 56 飞行动力学航天器在上升段的空间辐射外热流计算固体火箭发动机结构质量烧蚀对飞行器速度的影响递推科威耳数值积分方法—人造卫星轨道计算用最小速度增量进入静止轨道有关地球同步轨道的几个问题一个与火箭仪器舱隔热层温度计算有关的问题的解球锥表面压力分布…     

长征运载火箭发射地火直接转移轨道研究

针对发射场射向范围和低温入轨级在停泊轨道上最长允许滑行时间严格受限下,工程设计火星探测任务发射轨道时,优化保障2~3周发射日期窗口的困难,以及精确设计拼接探测器分离点时刻轨道6根数耗时周期长等问题,提出了加入滑行时间限制再精确双向微分修正的设计算法（有别于传统B平面矢量法）。由地球影响球边界速度直接解出长征运载火箭入轨点轨道根数,将火箭飞行星下点弧段表示成滑行时间的分析式,快速找到满足诸多设计约束的初始发射轨道;并解决了考虑探测器小幅深空机动后火箭发射轨道的深入优化问题。精确力学模型下数值微分改进后,获得高精度计算结果,同等可比条件下运算精度不低于STK软件。实现了从地面起飞到抵达近火点的飞行轨道整体优化,确保了首次探火工程的顺利实施。      

质子号火箭带来空间碎片

据俄罗斯官员透露,质子号末级火箭丢弃的辅助发动机近来在太空接连不断地发生爆炸,使地球低轨道区域的空间碎片再度增加。 1991年9月,在轨道上已漂浮了近8年的一台扔掉的末级火箭辅助发动机在太空中爆炸。每一枚质子号火箭发射后都要在近地轨道上留下两台辅助发动机。因此,目前已有许多这类辅助发动机在太空中游荡。     

欧洲确定阿里安-5的运载能力

阿里安空间公司和法国国家空间研究中心已确定了两种基本形式的阿里安-5有效载荷发射能力,这种火箭可望在1995年开始使用。根据所装的不同末级,阿里安-5的运载能力将有所区别,这种火箭能把5,200～8,000公斤有效载荷送到对地静止转移轨道。即,装 L_4低能末级时,阿里安-5能把5,200公斤有效载荷送入对地静止转移轨道;装上 H_10高能末级时,这种火箭就能把8,000公斤有效载荷送入同样轨     

确定制动火箭参数的近似方法

<正> 本文研究空间飞行器在制动火箭作用下从运行轨道过渡到返回轨道的运动。本文给出了飞行器的质心运动方程解析解的表达式,并利用该解析解给出确定制动火箭的制动速度和制动方向的简单计算公式及计算实例。一、前言空间飞行器从运行轨道返回地面时,要用制动火箭将飞行器减速,使飞行器脱离运行轨道后才能返回地面。制动火箭对飞行器的作用和三个参数有关:制动速度、制动方向和制动     

月地转移轨道快速设计方法

月地转移轨道设计一般分为初步轨道设计和精确轨道设计.其中,初步轨道设计的准确性是确保后续精确轨道设计收敛的关键.提出了一种基于Lambert算法的月地转移轨道快速设计方法.以出月球影响球的时刻、位置和速度为中间变量,将轨道分为地心段和月心段分别进行计算.将探测器飞出月球影响球至指定再入点的地心段轨道简化为一个Lambert问题进行求解,提出了通过牛顿迭代法求解月地转移轨道Lambert问题的方法,避免了Lambert问题求解时大量的超几何函数和级数计算,提高了计算效率.在月心段轨道的快速计算中,提出了根据探测器出影响球速度矢量、月球停泊轨道倾角和近月点高度计算月心双曲线轨道根数的新方法.通过迭代计算,使得两段轨道在月球影响球处的位置和速度连续,从而获得一条完整的满足两端约束的双二体月地转移轨道.该方法计算速度快,精度相对较高.计算结果可以作为后续精确轨道设计的初值.      

一种星下点精确重访约束下的轨道设计方法

针对给定星下点的精确重访轨道设计,提出了一种已知两星下点精确重访约束下的圆回归轨道设计方法。分析了卫星的地心矢量同星下点地心矢量的关系,将精确星下点重访约束轨道设计问题转换为惯性坐标系内的一个动矢量同动坐标系内一个定矢量在惯性系下的重合问题。建立了不同轨道参数各自对应的目标函数,通过对目标函数零点的搜寻确定相应轨道参数,完成轨道设计。计算及仿真结果表明,所提出的构造目标函数并搜索零点的方法能够设计出满足约束条件的轨道,达到了预期目标。     

直接再入大气的月地转移轨道设计

针对从月球停泊轨道出发直接再入大气的月地转移轨道设计问题,提出了一种数值求解算法。该算法由初值设计和精确解求解两部分组成。首先,根据轨道设计的相应约束,采用伪状态理论,通过简单迭代求解高精度的初值。然后,考虑精确的动力学模型,通过数值积分计算真实轨道和状态转移矩阵,并利用微分修正方法搜索精确解。该算法通过设计高精度的初值,降低了月地转移轨道的设计难度。数值仿真表明:该算法求解效率高,具有良好的鲁棒性。      

TDRS-1卫星的故障分析

跟踪与数据中继卫星-1(TDRS-1)是1983年4月5日由航天飞机挑战者号置入轨道的,由于惯性末级火箭的故障,卫星未能进入预定的静止轨道。为此,地面控制中心进行了为期58天的轨道校正,终于使得这颗耗资一亿美元的卫星得以新生,准确地定位在西经41度赤道上空。     

载人月球极地探测定点返回轨道设计

针对载人月球极地探测任务,对定点返回轨道优化设计问题进行了研究。根据月球极地轨道的特性,介绍了三种返回轨道机动方案。结合三脉冲变轨方案,采用了从初步计算到精确计算的串行求解策略,对定点返回轨道进行优化设计。初步计算阶段,建立了基于近月点伪参数的三段二体拼接模型,将三脉冲机动段与月球逃逸段解耦,求解轨道初值;精确计算阶段,提出了两段拼接方法,分别进行逆向和正向高精度数值积分。经过仿真测试,验证了该策略求解的有效性和准确性。最后,通过大量的仿真计算,分析了定点返回轨道的特性。研究结论对未来载人月球极地探测定点返回轨道方案的设计具有重要的参考价值。     

上面级轨道转移段姿态控制技术

由于姿态与轨道运动的耦合,以及制导系统确定的发动机推力矢量方向不通过系统质心所引起的干扰力矩,火箭上面级轨道转移段的姿态运动会受到很大的干扰,为此,研究了利用轨控矢量发动机主动摇摆和滚转姿控发动机喷气的上面级姿态控制技术。首先,利用凯恩方程建立包括上面级本体、发动机旋转支架以及矢量发动机的系统多体动力学方程,推导了矢量发动机工作时偏心引起的干扰力矩和推力矢量控制中矢量发动机的摆角计算公式,利用矢量发动机主动摇摆和滚转姿控发动机喷气控制上面级的姿态。其次,基于变结构控制方法,设计了上面级轨道转移段的姿态控制律,使得上面级轨道转移期间姿态控制的精度达到了10^-3级别,且矢量发动机推力矢量既为制导指令方向又通过系统质心,减小了矢量发动机对上面级的干扰力矩。最后,进行了数值仿真,仿真算例结果验证了控制律的可行性。     

微纳卫星L1点Halo轨道转移轨道设计

针对地月空间探测任务的高风险、高成本,提出了利用微纳卫星完成地月空间环境监测、未知空间探索及地月空间动力学验证的方案,从而为未来建立地月空间运输系统建立良好基础。借助地月空间三体动力学和小推力轨道设计中的直接法,设计了针对微纳卫星的低能耗地月转移方案。结果表明:微纳卫星借助火箭上面级,从GEO轨道出发飞向L1点Halo轨道,所需速度增量为1.033 km/s,转移时间为40.02 d;不借助火箭上面级,所需速度增量为1.397 5 km/s,转移时间为48.7 d。     

一种基于火箭视位置与视速度的航天器初轨确定方法

为了充分利用航天器初始轨道确定的信息源,不断完善地面测控系统定轨手段和方法,提出了一种基于火箭视位置与视速度的航天器初始轨道确定方法.首先对火箭视位置与视速度测量弹道的原理进行了分析;然后利用火箭秒节点计算机字(视速度)以及某一点的初始弹道(初始位置矢量、速度矢量),通过对火箭的运动方程进行逐秒积分,以获得每秒的位置矢量和速度矢量,再转换为弹道数据,并利用此数据直接确定航天器初始轨道.最后通过某太阳同步轨道卫星实测数据仿真计算,证明了方法的正确性和可靠性.      

TDRS-A卫星成功入轨

今年4月5日,在航天飞机第六次飞行中从“挑战者号”航天飞机上发射的第一颗跟踪和数据中继卫星—TDRS-A,由于惯性末级火箭(简称为IUS)的第二级在远地点点火之后发生了故障,未能进入地球同步轨道而是掉进一条近地点为12,600英里、远地点为22,000英里的椭圆轨道中。当时美航宇局的官员们都担心这颗造价达上亿美元的大型     

"长征五号"火箭总体优化与设计

介绍了"长征五号"(CZ-5)火箭总体关键技术,包括大型低温火箭气动布局优化设计、摆动助推器发动机姿态控制设计、大型捆绑火箭力热环境预示等,提出总体优化技术方案,采用设计与仿真新技术并利用大型地面试验进行验证,实现地球同步转移轨道14 t级的运载能力跨越,整体技术达到同类火箭国际先进水平.为满足深空探测任务需要,对"长...     

有限推力变轨的月球探测器发射轨道设计

月球探测器的发射是一个多体问题,也是严格的轨道交会问题。发射轨道方案从理论上有很多种形式,但在工程应用中,受到火箭能力、发射场和测控条件等多种因素制约,方案选择限制非常严格。利用现有火箭,采用有限推力从停泊轨道转移发射是最常用的一种发射方式。本文以某典型火箭为例,对采用有限推力变轨方案的奔月轨道设计流程、发射方案、轨道设计方法、精度分析、发射窗口设计进行了详细分析和研究。     

基于摄动能量匹配条件的椭圆参考轨道伴飞构型设计

针对J2摄动下椭圆参考轨道的稳定伴飞问题,提出了J2摄动下的能量匹配条件,给出了迹向相对速度和径向相对位置的迭代设计方法,并设计了一种新的椭圆参考轨道伴飞构型.在此基础上,利用J2摄动下的能量匹配条件给出了计算伴飞初始相对状态的方法,并基于拉格朗日乘子法给出了位置保持脉冲的解析表达式,以获得形成稳定伴飞的初始相对状态和位置保持脉冲.仿真表明满足摄动能量匹配条件能形成稳定的伴飞构型,采用新的伴飞构型及其设计方法能明显减小分离距离的设计偏差.     

基于摄动能量匹配条件的椭圆参考轨道伴飞构型设计

针对.J2摄动下椭圆参考轨道的稳定伴飞问题,提出了.J2摄动下的能量匹配条件,给出了迹向相对速度和径向相对位置的迭代设计方法,并设计了一种新的椭圆参考轨道伴飞构型.在此基础上,利用J2摄动下的能量匹配条件给出了计算伴飞初始相对状态的方法,并基于拉格朗日乘子法给出了位置保持脉冲的解析表达式,以获得形成稳定伴飞的初始相对状态和位置保持脉冲.仿真表明满足摄动能量匹配条件能形成稳定的伴飞构型,采用新的伴飞构型及其设计方法能明显减小分离距离的设计偏差.