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载人登月绕月自由返回轨道与窗口精确快速设计 被引量:14
1
作者 贺波勇 李海阳 周建平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期512-518,共7页
针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的... 针对载人登月任务背景及工程约束,提出一种轨道与窗口一体化设计方法。通过两次坐标转化,将自由返回轨道设计参数解耦为近月点独立变量。在双二体假设下,通过4段二体轨道拼接完成自由返回轨道初值快速搜索及匹配近地停泊轨道(LEO)面的月窗口,其结果作为下一步采用序列二次规划(SQP)迭代求解高精度动力学模型轨道参数的初值,在该条精确轨道近月点时刻90 min邻域内产生可以匹配LEO地月转移入轨相位的零窗口轨道。算例表明,该流程能够精确快速地完成具有复杂任务背景及苛刻工程要求的载人登月绕月自由返回轨道与窗口设计问题。 展开更多
关键词 载人登月 绕月自由返回 轨道设计 停泊轨道匹配 入轨窗口
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载人登月自由返回轨道与Hybrid轨道设计方法 被引量:12
2
作者 白玉铸 陈小前 李京浩 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期33-39,共7页
对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了... 对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了分析。Hybrid轨道由自由返回与非自由返回轨道组合而成,文中给出了一条典型的Hybrid轨道设计过程,并对其优缺点进行了简要分析。文章所述方法与结论可应用于载人登月任务轨道设计,也可应用于嫦娥后期工程和搭载发射的微型月球探测器的轨道设计。 展开更多
关键词 自由返回轨道 Hybrid轨道 载人登月 嫦娥工程 微分修正算法
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绕月自由返回飞行任务的轨道设计方法 被引量:10
3
作者 张磊 谢剑锋 唐歌实 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1388-1395,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 轨道设计 绕月自由返回 Broyden法 发射弹道拼接 落点匹配
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载人登月地月转移轨道方案综述 被引量:6
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作者 彭祺擘 张海联 《载人航天》 CSCD 2016年第6期663-672,705,共11页
在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性。结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并... 在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性。结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并通过仿真计算和对比现有转移轨道研究结论,分析了不同类型轨道的飞行时间、能量消耗、月面可达区域等特性,提出了应用建议,可为载人登月任务地月转移轨道方案深入研究提供参考。 展开更多
关键词 载人登月 地月转移轨道 设计约束 地月平动点 自由返回轨道
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Review on abort trajectory for manned lunar landing mission 被引量:3
5
作者 XI XiaoNing1, HUANG WenDe2 & WANG Wei2,3 1 College of Mechatronics Engineering and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China 2 College of Aerospace and Material Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China 3 School of Surveying and Spatial Information System, University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, Australia 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2010年第10期2691-2698,共8页
Abort trajectory is a passage that ensures the astronauts to return safely to the earth when an emergency occurs. Firstly,the essential elements of mission abort are analyzed entirely based on summarizing the existing... Abort trajectory is a passage that ensures the astronauts to return safely to the earth when an emergency occurs. Firstly,the essential elements of mission abort are analyzed entirely based on summarizing the existing studies. Then,abort trajectory requirement and rational selection for different flight phases of typical manned lunar mission are discussed specifically. Considering a trade-off between the two primary constrains of an abort,the return time of flight and energy requirement,a general optimizing method for mission abort is proposed. Finally,some suggestions are given for China’s future manned lunar landing mission. 展开更多
关键词 MANNED LUNAR LANDING MISSION abort trajectory design free return trajectory
原文传递
地月自由返回轨道设计 被引量:5
6
作者 王丹阳 邓辉 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期57-65,共9页
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... 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。 展开更多
关键词 自由返回轨道 力模型 返回近地距 影响因素 地球端倾角范围
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中秋节载人登月任务窗口与转移轨道设计研究 被引量:4
7
作者 贺波勇 顾绍景 +1 位作者 黄海兵 李海阳 《上海航天》 CSCD 2017年第5期9-15,共7页
提出了中秋节载人登月概念,论述了中秋节载人登月的意义和价值,对中秋节载人登月任务窗口与转移轨道设计进行了研究。忽略木星等大行星摄动力、地球潮汐摄动力、地球扁率的间接摄动和相对论效应等微小量,建立了轨道动力学模型,给出了任... 提出了中秋节载人登月概念,论述了中秋节载人登月的意义和价值,对中秋节载人登月任务窗口与转移轨道设计进行了研究。忽略木星等大行星摄动力、地球潮汐摄动力、地球扁率的间接摄动和相对论效应等微小量,建立了轨道动力学模型,给出了任务工程约束。考虑登月时刻在农历八月十五日20:00左右,给出了全任务窗口规划的策略,对转移轨道模型及优化进行设计,以近月点坐标系参数为优化设计变量,分别对地月自由返回和月地定点返回两种轨道进行了优化设计。给出了2017年中秋载人登月的算例,验证了精确星历模型下全任务窗口规划策略和转移轨道设计策略的有效性。给出了2017~2036年间中秋节载人登月的窗口轨道参数等。研究可为我国未来载人登月任务目标制定及工程实施提供参考。 展开更多
关键词 载人登月 中秋节 任务规划 窗口设计 地月转移 自由返回轨道 月地定点返回 轨道优化 精确轨道动力学
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基于地月自由返回轨道的DRO入轨策略 被引量:4
8
作者 王艾雪 张晨 +1 位作者 王蜀泉 张皓 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第1期81-89,共9页
大幅值逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球以及载人火星任务的中转站。面向载人任务的DRO入轨问题应重点考虑任务安全性,并综合考虑飞行时间和脉冲消耗。基于地月自... 大幅值逆行轨道(DRO)是地月空间中的一类周期轨道,这类轨道具有长期稳定、入轨能量低的特点,可作为未来载人月球以及载人火星任务的中转站。面向载人任务的DRO入轨问题应重点考虑任务安全性,并综合考虑飞行时间和脉冲消耗。基于地月自由返回轨道设计了两脉冲直接转移和四脉冲月球借力转移轨道。首先在圆型限制性三体模型下计算了4类自由返回轨道的解族,其次采用地心顺行月心逆行自由返回轨道,获得直接入轨和月球借力2种方式进入不同周期DRO所需的飞行时间和脉冲消耗。仿真表明:对于共振比2:1的DRO轨道,直接入轨方式所需的速度脉冲约为607 m/s,飞行时间约为6.17 d,飞行器在DRO入轨脉冲失效的情况下也可无动力返回地球。四脉冲月球借力方式所需的速度脉冲约为241 m/s,飞行时间约为14.53 d。 展开更多
关键词 三体问题 地月空间 DRO 自由返回轨道 轨道优化
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从近地轨道入轨的载入登月发射窗口分析与设计 被引量:3
9
作者 黄文德 郗晓宁 王威 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2010年第3期310-319,共10页
为了提高安全性和增加运载能力,现代载人登月将采用人货分运的方式。针对从近地轨道入轨的问题,建立从近地轨道出发,以自由返回轨道为设计目标,满足轨道约束、光照约束和测控约束的发射窗口的计算模型。提出多约束条件下发射窗口选择算... 为了提高安全性和增加运载能力,现代载人登月将采用人货分运的方式。针对从近地轨道入轨的问题,建立从近地轨道出发,以自由返回轨道为设计目标,满足轨道约束、光照约束和测控约束的发射窗口的计算模型。提出多约束条件下发射窗口选择算法。最后,根据自由返回轨道的特点给出发射窗口仿真算例。研究结果表明,对于给定着月点和近地轨道,载人登月的发射窗口并不是每个月都会出现一次,但在1年中,仍有多次机会可供选择。 展开更多
关键词 载人登月 发射窗口 自由返回轨道 圆锥曲线拼接
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气动引力辅助的火星自由返回轨道设计方法 被引量:1
10
作者 夏时宇 徐波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期258-265,共8页
为更准确地描述大气飞行过程,提出一种三段式大气飞行模型,将大气飞行段分为下降段、平飞段和上升段,使用大气飞行角和航迹角描述飞行过程,并建立了相应的计算模型。对"地球-火星-地球"、"地球-火星-金星-地球"和&q... 为更准确地描述大气飞行过程,提出一种三段式大气飞行模型,将大气飞行段分为下降段、平飞段和上升段,使用大气飞行角和航迹角描述飞行过程,并建立了相应的计算模型。对"地球-火星-地球"、"地球-火星-金星-地球"和"地球-金星-火星-地球"自由返回轨道序列的优化结果表明,三段式模型可以准确描述气动引力辅助过程,同时气动引力辅助技术可以有效提升自由返回轨道性能,如减少转移时间,降低燃料消耗等。 展开更多
关键词 气动引力辅助 自由返回轨道 动力学模型 轨道设计
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载人登月轨道设计方法及其约束条件概述 被引量:12
11
作者 郑爱武 周建平 《载人航天》 CSCD 2012年第1期48-54,72,共8页
轨道设计问题是载人登月任务面临的一个最基本的问题,设计的优劣直接影响任务执行的效果、甚至成败。总结了国内外载人登月轨道设计的方法以及相关的研究成果,分析了载人登月自由返回轨道、混合轨道和任务中止轨道等三种类型轨道的特性... 轨道设计问题是载人登月任务面临的一个最基本的问题,设计的优劣直接影响任务执行的效果、甚至成败。总结了国内外载人登月轨道设计的方法以及相关的研究成果,分析了载人登月自由返回轨道、混合轨道和任务中止轨道等三种类型轨道的特性,详细介绍了直接转移轨道设计的多种设计方法、约束条件、优化原则和飞行模式。 展开更多
关键词 载人登月 自由返回轨道 混合轨道 任务中止轨道 飞行模式
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载人登月绕月自由返回轨道混合-分层优化设计 被引量:12
12
作者 曹鹏飞 贺波勇 +1 位作者 彭祺擘 李海阳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期331-337,共7页
针对载人登月绕月自由返回飞行任务,提出一种混合-分层轨道优化设计方法。将高精度模型下强约束自由返回轨道设计问题转化为有约束非线性规划求解问题,在此基础上提出一种混合-分层优化求解策略。在双二体模型下利用差分进化算法(DE)与... 针对载人登月绕月自由返回飞行任务,提出一种混合-分层轨道优化设计方法。将高精度模型下强约束自由返回轨道设计问题转化为有约束非线性规划求解问题,在此基础上提出一种混合-分层优化求解策略。在双二体模型下利用差分进化算法(DE)与序列二次规划(SQP)相结合的混合优化算法快速求解了满足弱约束条件下的轨道初值问题。采用序列二次规划(SQP)构造两层迭代格式,在高精度模型和强目标约束下对初步设计轨道进行逐层修正。最后,通过仿真测试,文章所述方法的可行性与有效性得到了验证。仿真飞行结果还进一步表明该设计方法具有求解精度高、收敛速度快等优点,为探月工程任务提供了一种有效的轨道设计工具。 展开更多
关键词 载人登月 绕月自由返回飞行 轨道设计 混合-分层优化
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地月空间对称自由返回轨道设计与分析 被引量:5
13
作者 彭坤 孙国江 +1 位作者 王平 徐明 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第6期27-33,共7页
为快速设计出适合载人月球探测任务和地月空间人员运输任务的自由返回轨道,在三体模型下研究了地月空间对称自由返回轨道的设计方法及其轨道特性。首先,在圆型限制性三体模型建立自由返回轨道地心旋转系下二维极坐标动力学模型。其次,... 为快速设计出适合载人月球探测任务和地月空间人员运输任务的自由返回轨道,在三体模型下研究了地月空间对称自由返回轨道的设计方法及其轨道特性。首先,在圆型限制性三体模型建立自由返回轨道地心旋转系下二维极坐标动力学模型。其次,根据自由返回轨道对称特性建立求解模型,选择近月点y轴速度为控制变量,并基于月球逃逸速度给出控制变量初值估计方法,提出了不同地心和月心运行方向的对称自由返回轨道搜索策略。最后,分析了4种类型对称自由返回轨道的轨道差异,并分析了不同近地点高度和近月点高度下自由返回轨道的轨道特性。仿真结果表明:文章提出的设计方法能快速准确地搜索出指定类型的对称自由返回轨道,同时其轨道特性分析结论可为后续载人月球探测任务和地月空间人员运输任务的自由返回轨道选择提供参考。 展开更多
关键词 载人登月 对称自由返回轨道 地月空间 圆型限制性三体模型 微分修正
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