一种载人飞船自主应急返回控制参数星载计算方法

传统的飞船应急救生控制参数是在地面计算生成并上传到飞船上的,这种方法对频繁进行轨道调整的飞船并不适用,本文探讨一种新的飞船自主应急救生控制参数计算方法,利用船载GPS资源进行快速轨道外推,并使用解析方法和神经网络方法计算返回控制参数,以适应复杂飞行任务的要求。     

《航天返回与遥感》2010年中文总目次(第31卷)

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亚轨道飞行器返回侧向制导规划方法

侧向制导方法是亚轨道飞行器返回制导方法中重要的一方面。由于亚轨道飞行器返回飞行过程短,因此采用侧向走廊的方法进行倾斜角的反向控制,末端制导精度差。为此,利用归一化能态方程的积分端点固定、积分过程快的特点,提出了一种快速收敛的迭代倾斜角反向时机规划方法。算例结果表明,采用该方法可以实现反向点的在线规划,从而有效提高了侧向制导精度。     

再入动力学的性质及其在轨迹优化中的应用

考虑具有终端约束和过程约束的探月返回飞行器再入轨迹设计问题,通过将性能指标泛函定义为再入终端位置误差的平方和,再入轨迹设计问题转化为具有过程约束和状态方程约束的优化问题.首先仅考虑状态方程约束,利用最大值原理,得到该优化问题的必要条件,选取间接法中的共轭梯度算法求解最优控制量.进而针对轨迹约束问题,研究了再入过载和轨道飞行段飞行距离与航迹角以及倾侧角的关系,在此基础上,提出了采用调整初始倾侧角序列的方法实现过程约束.该算法克服了罚函数方法中需要调节参数较多的问题,并且物理意义明确,实现简单.最后,给出了Apollo再入轨迹优化的数值仿真算例,验证了所给出算法的有效性.     

我国探月工程三期再入返回飞行试验获得圆满成功

2014年10月24日,我国在西昌卫星发射中心用长征-3C改二型运载火箭成功发射了我国探月工程三期再入返回飞行试验器（又称嫦娥-5飞行试验器,简称试验器）以及卢森堡-4M小卫星,把试验器准确送入近地点209km、远地点413000km的地月转移轨道。该试验器的主要用途是突破和掌握探月航天器再入返回的关键技术,为嫦娥-5任务提供技术支持。卢森堡-4M小卫星主要用于验证卫星长效电池工作情况。11月1日,试验器在内蒙古四子王旗预定区域顺利着陆,它标志着我国探月工程三期首次再入返回飞行试验获得圆满成功。这是我国航天器第一次在绕月飞行后再入返回地球,使我国成为继苏联和美国之后,成功回收探月航天器的第三个国家,表明我国已全面突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度的高速再入返回关键技术,为确保嫦娥-5任务顺利实施和探月工程持续推进奠定了坚实的基础。     

考虑地球自转的探月返回反馈线性化跟踪制导律设计

研究考虑地球自转的探月返回跳跃式再入的纵向制导问题.通过对制导动力学进行详细分析,给出了地球自转对制导精度产生影响的原因.在此基础上,针对探月返回跳跃式再入的纵向制导问题,研究了考虑地球自转的反馈线性化跟踪制导律的设计问题.当考虑地球自转时,制导动力学十分复杂,如果直接按照非线性系统反馈线性化控制理论进行制导律设计,所需测量量较多,制导律难以实现.设计了一种简化的反馈线性化跟踪制导律,并分析了设计机理.最后进行了数学仿真,与航天飞机反馈线性化跟踪制导律进行了比较,所设计的制导律在一定不确定下制导精度更高.     

绕月自由返回飞行任务的轨道设计方法

针对绕月自由返回飞行提出一种任务轨道设计方法。在双二体模型下基于圆锥曲线拼接和能量匹配原则迭代计算初值,采用Broyden法构造新的微分修正格式,在精确模型下分别针对三组不同的目标变量和目标值对初值进行逐级修正使之满足再入参数。采用简单迭代调整近地点时刻、飞行时间完成发射弹道拼接和落点位置匹配,迭代初值根据落点纬度插值确定,插值表通过对若干飞行时间进行初值计算和发射弹道拼接构造。算例表明,该流程能够扩展初值计算的适用范围,具有良好的收敛性和计算效率。     

中国探月拿到“返程票”

绰号“小飞”的嫦娥五号飞行试验器飞到月球又返回来,把返回器放下,再返回月球继续工作,返回器以近似第二宇宙速度“太空打水漂”后在内蒙古四子王旗草原着陆。这意味着中国探月工程三期任务首战告捷,拿到了首张“返程票”。为保证这次试验的圆满成功,打造“小飞”的“娘家人”--中国空间技术研究院的科技人员可谓煞费苦心。     

一种用于探测器地外天体起飞试验的位姿及运动模拟装置

为了实现地外天体的表面详尽勘测,探测器需进行着陆、采样、返回等活动。为确保采样返回任务的成功,探测器在研制中需进行各种空间环境模拟试验评价。针对探测器返回起飞过程中的环境模拟试验,文章提出了采用六自由度Stewart平台作为位姿及运动模拟装置。该装置有静态和动态位姿调整两个基本功能,其中静态位姿调整用来模拟不平的地形对探测器的返回模块返回起飞的影响,动态位姿调整用来模拟返回模块与着陆模块之间的相对运动。位姿及运动模拟装置的控制为上位机+下位机工作模式,由上位机设置模拟装置的运动参数,并将运动参数传输到下位机进行控制。经过模拟试验测试证明,该装置能够满足探测器返回起飞的位姿及运动的模拟试验要求。     

地月自由返回轨道设计

载人月球探测任务需要着重考虑任务的安全性,能否“自由返回”是很重要的一项指标。在轨道设计上存在两项要求,首先是地月转移,然后是经月球近旁转向并判断能否返回地球,即实现飞越月球以后的无动力返回。文章结合精确的行星历表(DE405),首先比较不同力模型中同一条轨道的返回情况,以确定初始轨道设计过程中需要考虑的摄动力;然后分析了返回时近地距的各种影响因素,包括出发时刻、转移时间、倾角组合等,提出了一种可使返回近地距逐渐向设定的目标值靠拢的单向搜索方法,该方法简单易行,可信度高,能够满足轨道设计时要求的各项约束条件。该工作对中国将要进行的载人月球探测任务中需要用到的自由返回轨道的设计具有一定的参考价值。