初始轨道高度对气动力辅助异面变轨的影响

气动力辅助变轨技术可以有效利用大气资源,借助气动力作用减少推进剂消耗,有可能成为未来有大气行星进入/再入飞行的重要手段之一。文章针对改变轨道平面的变轨过程,进行气动力辅助异面变轨分析,探讨了初始轨道高度对气动力辅助异面变轨性能的影响。计算气动力辅助变轨特征速度,并与冲量变轨所需消耗能量进行比较。研究结果表明:气动力辅助异面变轨推进剂消耗量与升阻比呈非线性变化,当升阻比大于某一数值时,气动力辅助异面变轨在一定初始轨道高度区间内能够节省推进剂。文章的研究成果可为有翼再入航天器的研制提供依据,为气动力辅助变轨的工程应用提供技术参考。     

微小卫星的气动力辅助变轨优化设计

采用伪谱法对微小卫星气动力辅助变轨问题进行研究,在考虑热流限制、控制约束的条件下进行优化设计,得到微小卫星气动力辅助变轨的最优控制解。在此基础上,通过改变转移轨道的近地点高度,得到卫星的另一组飞行轨迹。比较这2组飞行轨迹,分析了转移轨道近地点高度对气动力辅助变轨的影响:近地点高度越高,依靠气动力辅助所能改变的轨道倾角越小,但是可以减小飞行过程中的最大过载、最大动压和最大驻点热流,因此在微小卫星的总体设计中应该综合考虑任务需求来确定转移轨道近地点的高度。     

基于气动辅助变轨的变气动外形飞行器概念研究--最优控制律问题

从一个天地往返飞行器的上升轨道和再入返回轨道的优化，以及适用不同飞行任务的变轨要求的气动外形问题，提出一项基于气动力辅助变轨的变气动外形飞行器的新概念研究。对于一个固定气动外形飞行器要同时满足上升轨道有效载荷最大和再入轨道热流峰值、过载峰值及机动性能约束下的成本最低往往是困难的。若同时满足不同飞行任务：飞往太空站的运输任务，空间拦截和交会机动巡航任务及星际探测任务，则更为困难，实际上是不可能的。文章研究基于气动力辅助变轨，在热流约束下，气动外形参数变化对最优控制的影响。其结论为：热流约束下的最优控制解，包括考虑推力协同变轨，除了在非约束弧的滚转角不直接受气动外形影响外，其余的控制律，升力系数和滚转角都是气动外形参数和攻角的函数。因而变气动外形可作为一项新技术，即通过气动外形参数变化和相应的变轨策略而获得性能和成本都最佳的用途很广的一种新型飞行器。     

大气层内高超声速机动飞行器液体推进剂管理

为满足大气层内高超声速机动飞行器对液体推进剂管理提出的新要求，在分析常规和高超声速机动飞行特点的基础上，讨论了重力场中推进剂的连续输送和位移控制等特点，并分析了美国高超声速飞行器X-34的液体推进剂管理实例。研究结果认为，推进剂箱隔舱化是一种可行的管理模式，但仅适于一次启动的机动飞行。对多次启动的循环机动飞行中的推进剂管理，仍需继续进行研究。     

航天器异面气动力辅助变轨大气飞行段的最优轨迹

本文研究航天器利用气动力辅助变轨实现由远地轨道向近地轨道异面转移问题，就航天器利用大气飞行实现减速及轨道平面机动提出了一种考虑过程约束存在时的优化设计方法。通过方案设计将函数优化问题转换成参数优化问题，并利用美国航天飞机数据进行了模拟计算，得到满意结果。     

大椭圆轨道气动变轨与轨道部署

提出了一种服务飞行器的大椭圆轨道气动变轨方案.根据速度轨道最优参数确定气动变轨动力学方程及参数,计算了变轨第一、二阶段的能力.研究了轨道部署方案,讨论了大椭圆轨道近地点幅角与轨道倾角,以及待机轨道覆盖性能.研究表明:3个空间飞行器就可100%覆盖低轨道主要目标群.     

X-37B第三次升空

联合发射联盟公司的宇宙神5-501型火箭2012年12月11日在卡纳维拉尔角空军站发射了美国空军X-37B无人小型航天飞机。这是X-37B第三次升空飞行,任务代号"轨道试验飞行器"(OTV)3。X-37B项目由空军快速能力办公室管理。美国空军一直对该航天飞机的任务和有效载荷细节保密。有专家猜测这种飞行器可用于材料科学、空间监视、成像和侦察。X-37B由波音政府航天系统公司建     

升力式航天器太阳同步冻结回归轨道保持策略

针对超低轨道升力式航天器对地观察的优势及其高机动特性，设计了一种近地点位于临近空间的太阳同步冻结回归轨道，并对气动力辅助与发动机推力相结合的轨道保持策略进行了研究。策略将轨道保持过程分为3个阶段：第1阶段自远地点飞向大气层，不施加控制；第2阶段在大气层内飞行，通过控制攻角和倾侧角调整航天器所受气动力，小幅改变轨道的升交点赤经；第3阶段自跃出大气层到远地点，利用轨控发动机调整轨道参数，回到远地点时除升交点赤经其他轨道参数不变。以燃料最省为性能指标，对轨道保持策略进行了仿真分析，结果表明可以实现14.7天太阳同步冻结回归轨道的在轨运行。     

嫦娥三号推进系统在轨推进剂耗量计算方法

嫦娥三号推进系统推进剂剩余量是探测器每次变轨前需要确认的重要数据,液体推进剂剩余量计算误差会导致对嫦娥三号探测器质量估计错误,从而导致预期目标与变轨结果发生偏差,需要对轨道进行修正,导致在轨推进剂消耗量额外增大.因此,选择合理的在轨推进剂耗量计算方法是圆满完成嫦娥三号探测器飞行任务的保障。通过比较各种推进剂剩余量测量技术的测量精度、测量可靠性及使用成熟度,同时考虑嫦娥三号推进系统的实际产品配置情况和研制试验情况,嫦娥三号探测器在轨推进剂耗量计算采用加速度计法和薄记法进行综合估算.其中,轨道机动时主要采用加速度计法进行计算,其他时段主要采用薄记法进行计算。飞行试验数据分析表明,该方法有效且精度较高,可以推广应用于空间推进系统在轨推进剂耗量计算。     

美空军发射X-37B飞行器简析

<正>2010年4月22日,美国空军利用宇宙神5运载火箭将X-37B"轨道试验飞行器"(OTV)送入近地轨道。X-37B是美国研制建造的第一种可重返大气层并水平着陆、执行在     

航天器交会两点边界值问题

从绝对运动和相对运动两方面讨论近地空间航天器交会中的两点边界值问题。其中，绝对运动涉及多圈Lambert问题，以Lagrange时间方程为研究工具，而相对运动Lambert问题应用C—W线性解。对圆轨道之间的双冲量转移，给定转移角与转移时间，研究最小变轨速度增量所对应的转移圈数与轨道参数的求解方法，提出满足最小变轨速度增量要求的多圈转移的工程图解法，并从工程应用出发，在飞行时间约束下，按最小速度增量要求，阐述航天器交会两点之间飞行轨道（轨迹）设计方法。这种方法将飞行轨迹划分为初始漂移段、轨道转移段与终端停泊段三部分，应用两点边界值问题的解，选择两次冲量机动时刻，使速度增量之和最小。模拟算例表明，这种方法对航天器交会设计是适用的、有效的。     

X-37B轨道试验飞行器进场着陆技术研究

2011年航天飞机退役后,世界上唯一能够执行轨道操作的可重复使用运载器便只有美国空军秘密研制的X-37B轨道试验飞行器,而研制X-37B必须率先解决自主进场与着陆技术,美国空军前期执行的X-40A项目和NASA开展的X-37进场着陆飞行器(ALTV)研究为X-37B的轨道飞行试验奠定了技术基础。本文介绍了X-40A和X-37 ALTV开展的相关试验研究,以及取得的成果和经验。     

小倾角GSO卫星的转移轨道优化设计

分析了采用小倾角地球同步轨道(GSO)策略后轨道转移变轨推进剂消耗增加的原因,对传统的地球同步转移轨道(GTO)提出了优化措施,根据月份发射的不同,选取不同的转移轨道近地点幅角ω,降低了转移轨道变轨所需的速度增量。速度增量平均降幅可达到55m/s,相当于延长了该卫星1年的推进剂消耗寿命。文章的研究结果可为优化卫星总体设计提供参考。     

美国X-37B发展情况简析

正美国东部时间2019年10月27日03时51分,空军X-37B轨道试验飞行器在肯尼迪航天中心成功着陆,结束第5次飞行试验任务,在轨时间长达780天,创造了自2010年4月22日开展首次飞行试验以来,最长的一次在轨飞行纪录。发展背景1995年,美国空军提出发展"空间机动飞行器"(SMV)。SMV是一种重复使用小型无人飞行器,作为两级入轨飞行器的第二     

美军发射X-37B轨道验证飞行器

近期美军发射了X-37B轨道验证飞行器。飞行器的载荷、实验和计划的轨道运行细节均被列入机密范畴。X-37B是一次无人飞行试验,旨在验证新设备、传感器和材料在太空中的状况,并关注它与卫星和其他运行系统协同工作。飞行器计划在范登堡或爱德华空军基地着陆。     

2019年波音公司航天发展分析

<正>2019年10月27日,波音公司的X-37B轨道再入飞行器完成第5次飞行任务(OTV-5),从近地轨道再入大气层,成功着陆于NASA肯尼迪航天中心,创造了在轨道连续飞行780天的新记录。X-37B是波音公司2019年最圆满、最具航天战略意义的一项成就,但同时其他航天计划与项目也在发展进行中,其中最具迫切性的、推进力度最大的项目是"太空发射系统"(SLS)火箭、CST-100"星际航线"(Starliner)飞船。     

基于固体火箭发动机耗尽关机的混合轨道自适应制导方案研究

针对固体火箭发动机在指令关机后存在量级小但顽固的后效冲量及推力偏差大等问题,提出了将速度增益制导(VIC)、末速匹配修正二者结合的混合轨道自适应制导方案。通过Lambert定理给出了VIC方案中需要速度的计算模型,并采用非线性的推力矢量控制(TVC)方法分析了增益速度的导引算法。为了克服固体发动机关机后仍存在量级小但顽固的后效冲量问题,并更有效地实施机动变轨,通过预测推进剂的剩余能量,并结合VIC的计算模型,建立了以增益速度匹配当前固体推进剂耗尽时产生的可能速度增量、并直至发动机自然耗尽的末速匹配修正方案。初步仿真结果表明,该制导方案具有更大的可伸缩性和广泛用途。     

基于转移时间约束的异面圆锥曲线变轨算法

在圆锥曲线转移轨道Lagrange方程的基础上,分析了双曲线和多圈飞行椭圆轨道的转移时间与半长轴的几何关系,以及椭圆转移问题的虚焦点位置对长程、短程轨道的约束.给出了一种与初始速度方向相关的转移角定义,以及一种基于Lagrange方程的圆锥曲线变轨计算方法,随后提出了一种以半长轴为迭代变量的变轨算法.通过异面椭圆和双曲线转移两个实例,验证了该算法与Vaughan算法具有相同结果,并具有明确的几何意义.     

X-37B在轨飞行超一年

3月5日,执行神秘任务的美国空军X-37B无人航天飞机悄然地在地球轨道上度过了入轨一周年纪念日。据了解,第三次X-37B飞行任务有可能在今年晚些时候发射。目前在轨飞行的是由波音公司鬼怪工程部为空军建造的第二架X-37B,称为“轨道试验飞行器”（OTV）2,任务由空军快速能力办公室管理。它是2011年3月5日由宇宙神5运载火箭从卡纳维拉尔角空军站发射的。     

基于椭球近似解析法的飞行器再入轨迹优化

针对再入机动飞行器的再入段轨迹规划问题,设计了基于速度-阻力加速度剖面的轨迹优化方法,推导了根据速度-阻力加速度曲线和速度-攻角曲线计算飞行器跟踪规划轨迹所需要的控制力、航迹倾角、飞行器高度等量的公式,给出了飞行器再入倾角和速度-阻力加速度曲线斜率的关系,提出了 一种考虑飞行器控制能力极限的基于椭球近似解析法的飞行器再入段轨迹优化方法,通过仿真验证了所提出方法的有效性.