月面远程运输飞行轨迹优化设计

摘要：

针对月球表面不同区域之间的载人或载货运输问题,设计了一种基于上升-巡航-下降模式的燃料最省飞行轨迹.首先通过求解不同飞行时间的Lambert问题确定了最佳飞行时间,并获得了对应的双脉冲解,然后利用有限推力替代两次速度脉冲,建立了非线性规划问题,求解得到了有限推力燃料最省飞行轨迹.优化设计过程中主要研究了两个主要难点:bang-bang控制与飞行高度约束.这两个问题通过推力加速度与飞行时间的数值延拓得以解决,同时揭示了月面飞行的基本原理.最后给出了3种不同应用场景的仿真算例,仿真结果表明,当飞行时间为小时量级时,上升-巡航-下降飞行模式下的优化解即为燃料最优解,如果飞行距离较远,则还需要适当增加飞行时间从而满足飞行高度约束.

关键词：月面飞行、轨迹优化、燃料最省、Lambert问题、bang-bang控制、数值延拓

所属期刊栏目：21

分类号：V412.4(基础理论及试验)

资助基金：载人航天领域预先研究项目030101;国家自然科学基金项目11372311

在线出版日期：2015-04-28（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：75-82