貨運(yùn)飛船和制品返回艙返回軌道設(shè)計(jì).pdf

1、本文以空間站制品下行任務(wù)為背景，對(duì)貨運(yùn)飛船和制品返回艙的最優(yōu)返回軌跡以及制品返回艙六自由度的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了研究。全文主要研究成果如下：
　　研究了航天器彈道式再入的運(yùn)動(dòng)特性。1）分別在極坐標(biāo)系下和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下建立了航天器的運(yùn)動(dòng)方程，并對(duì)方程進(jìn)行了無(wú)量綱化處理。2）分析了再入點(diǎn)的參數(shù)以及阻力系數(shù)對(duì)再入運(yùn)動(dòng)特性的影響。
　　研究了基于兩點(diǎn)邊值法的返回軌跡優(yōu)化方法。1）根據(jù)最優(yōu)控制理論，分析了最優(yōu)軌跡的充分必要條件，并把最優(yōu)控制問(wèn)

2、題轉(zhuǎn)化成兩點(diǎn)邊值問(wèn)題。2）建立了最短時(shí)間過(guò)渡段和最省燃料返回軌道的最優(yōu)控制模型。3）采用遺傳算法和單純形法相結(jié)合的策略求解兩點(diǎn)邊值法。4）把組合優(yōu)化策略應(yīng)用于航天器的返回軌道的優(yōu)化，得出在了固定時(shí)間下滿足落點(diǎn)的約束的燃料最省的返回軌道。5）分析了制品返回艙和貨運(yùn)飛船從空間站直接變軌返回地面的最優(yōu)軌跡。
　　研究了基于分段高斯偽譜法的返回軌跡優(yōu)化方法。1）建立了分段高斯偽譜法的數(shù)學(xué)模型。2）考慮航天器再入的過(guò)程約束和終端約束，建立了

3、最省燃料返回的優(yōu)化理論模型。3）采用基于分段高斯偽譜法的分段串行優(yōu)化策略求解最優(yōu)軌跡。4）分析了利用貨運(yùn)飛船實(shí)現(xiàn)制品返回艙下行的最優(yōu)軌跡。
　　研究了制品返回艙再入大氣層時(shí)六自由度的運(yùn)動(dòng)特性。1）建立了六自由度的運(yùn)動(dòng)方程，并介紹了相關(guān)參數(shù)計(jì)算的方法。2）針對(duì)兩種構(gòu)型的制品返回艙，分析不同質(zhì)心位置和自旋與否對(duì)姿態(tài)的影響。
　　論文對(duì)貨運(yùn)飛船和制品返回艙返回再入問(wèn)題進(jìn)行了專題研究，文中給出的理論模型、計(jì)算的方法、仿真結(jié)果及其結(jié)論