气动-引力辅助轨道机动轨迹优化方法

摘要：

为使航天器在星际航行中实现轨道机动且有效节省燃料,建立了ACA( aero-gravity assist)机动的动力学方程和性能指标函数,给出终端约束和路径约束条件,用拟谱法将连续两点边值问题转换为等价的非线性规划问题,应用SNOPT软件求出飞行器最大化日心速度和最小化日心速度对应的最优轨迹,最后对轨迹优化算法进行了仿真,得出在热流速率峰值约束下的最优轨迹变化规律.结果表明,节点数为40时,最大速度偏差为0.009 m/s,满足收敛精度要求;与引力辅助轨道机动相比,极大化日心速度增大了8.02%,极小化日心速度减小了32.26%,相应偏转角分别增加了42.740和68.400;与无热流速率约束情况相比,最大热流速率峰值为500 W/(cm2·s)时,飞行器进入大气的深度、日心速度和偏转角分别减少6.35 km,93 m/s和6°.

关键词：气动-引力辅助、拟谱法、轨迹优化、日心速度、非线性规划

所属期刊栏目：46

分类号：V448.21(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

资助基金：本文工作得到哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划的资助HITQNJS.2009.007

在线出版日期：2011-05-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：167-174