一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法 - bob手机在线登陆

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法

郑博,张泽旭,周浩,揭昭斌,崔祜涛

文章导航> 深空探测学报(中英文）> 2015> 2(3): 256-261

郑博, 张泽旭, 周浩, 揭昭斌, 崔祜涛. 一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 256-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

引用本文:

郑博, 张泽旭, 周浩, 揭昭斌, 崔祜涛. 一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 256-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

ZHENG Bo, ZHANG Zexu, ZHOU Hao, JIE Zhaobin, CUI Hutao. A Novel Initial Design for Low-Thrust Transfer Trajectories Using Gravity-Assist[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(3): 256-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

Citation:

ZHENG Bo, ZHANG Zexu, ZHOU Hao, JIE Zhaobin, CUI Hutao. A Novel Initial Design for Low-Thrust Transfer Trajectories Using Gravity-Assist[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(3): 256-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心, 哈尔滨 150080

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划) (2012CB720000);国家自然科学基金资助项目(61374213);装备预研共用技术基金资助项目(9140A04030113HT01049);中国航天科技集团公司航天创新基金(CASC201312)资助课题

A Novel Initial Design for Low-Thrust Transfer Trajectories Using Gravity-Assist

Deep Space Exploration Research Center, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China

摘要:提出一种基于正弦指数函数的小推力借力飞行转移轨道初始设计方法。建立极坐标形式的正弦指数函数表达式,用于模拟小推力转移轨道,并用绕圈参数和飞行路径角对转移轨道的参数进行表征;在约束条件下对转移轨道参数进行离散化处理,求解转移轨道与目标星投射轨道在参考面内的交点,计算到达目标轨道时刻的极角,进而得出小推力转移轨道的初始设计参数;设计了地球—木星的火星借力小推力转移轨道,仿真结果验证了该方法在小推力转移轨道初始设计中的快速性与准确性。
- 小推力转移轨道/
- 借力飞行轨道/
- 投射轨道/
- 正弦指数函数/
- 轨道初始设计
Abstract:In this paper, an initial design method of low thrust transfer trajectories using gravity-assist based on exponential sinusoid function is introduced. Firstly, the exponential sinusoid function is established under polar coordinates to simulate the low thrust transfer trajectories. All the parameters of the transfer trajectories can be described by flight-path-angle and winding parameter. Secondly, the parameters of transfer trajectories are discretely processed with constraints, and then obtaining the intersection points of transfer trajectories with target's projected trajectories to get the polar angle to the target trajectory. The rest parameters based on exponential sinusoid can also be obtained, so that we can get the initial design parameters of low thrust transfer trajectory. Finally, the Earth-Jupiter low thrust transfer trajectory using gravity-assist by Mars is designed. The simulation results show that the method is able to search out the initial design parameters of low-thrust transfer trajectory quickly and accurately.
- low-thrust transfer trajectory/
- gravity-assist trajectory/
- projected trajectory/
- exponential sinusoid/
- trajectory initial design

[1]	Broucke R A. The celestial mechanics of gravity assist[C]//Astrodynamics Conference. [S.l.]: AIAA, 1988:88-4220.
[2]	Roy A E. Orbital Motion[M]. England: Adam Hilger Ltd, 1982:129-130.
[3]	Dunne J A, Burgess E. The voyage of Mariner 10[J]. National Aeronautics and Space Administration SP, 1978:424.
[4]	Petropoulos A E, Longuski J M, Bonfiglio E P. Trajectories to Jupiter via gravity assists from Venus, Earth, and Mars[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2000,37(6):776-783.
[5]	Sims J A, Staugler A J, Longuski J M. Trajectory options to Pluto via gravity assists from Venus, Mars, and Jupiter[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 1997,34(3):347-353.
[6]	Kawaguchi J, Takiura K, Matsuo H. On the optimization and application of electric propulsion to Mars and sample and return mission[J]. Spaceflight mechanics, 1994:539-556.
[7]	Thorne J D, Hall C D. Minimum-time continuous-thrust orbit transfers[J]. The Journal of the Astronautical Sciences, 1997,45(4):411-432.
[8]	Kluever C A. optimal low-thrust interplanetary trajectories by direct method techniques[J]. The Journal of the Astronautical Sciences, 1997,45(3):247-262.
[9]	Kechichian J A. Low-thrust trajectory optimization based on epoch eccentric longitude formulation[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 1999,36(4):543-553.
[10]	Coverstone-Carroll V, Williams S N. Optimal low thrust trajectories using differential inclusion concepts[J]. Journal of the Astronautical Sciences, 1994,42:379-393.
[11]	Betts J T. Survey of numerical methods for trajectory optimization[J]. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1998,21(2):193-207.
[12]	Petropoulos A E, Longuski J M, Vinh N X. Shape-based analytic representations of low-thrust trajectories for gravity-assist applications[J]. Astrodynamics 1999, 2000:563-581.
[13]	McConaghy T T, Debban T J, Petropoulos A E, et al. Design and optimization of low-thrust trajectories with gravity assists[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2003,40(3):380-387.
[14]	Petropoulos A E, Longuski J M. Shape-based algorithm for the automated design of low-thrust, gravity assist trajectories[J]. Journal of Spacecraft and Rockets, 2004,41(5):787-796.

[1]	郝志鑫, 郑建华, 李明涛.黄道面内多目标小行星飞越探测任务轨道优化设计. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(4): 373-381.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210143
[2]	王颖, 唐明亮, 郝钏钏, 朱亮聪, 冯继航.一种适应多目标轨道的运载火箭弹道制导设计方法. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(4): 391-398.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20200038
[3]	周文艳, 高珊, 刘德成, 张相宇, 马继楠, 于登云.月球极区探测轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(3): 248-254.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2020.20191109004
[4]	马传令, 刘勇, 梁伟光, 张尧.“嫦娥4号”中继星应急轨道控制策略设计与分析. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 269-276.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.011
[5]	曹鹏飞, 李维国, 王俊彦, 李海阳.高精度模型下Halo轨道设计研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 277-283.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.012
[6]	李革非, 盛庆轩, 刘勇.基于交会模式的月球大椭圆轨道编队飞行控制. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(3): 261-268.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.03.010
[7]	汤章阳, 周成, 韩冬, 马雪, 陈涛.大功率轨道转移航天器全电推进系统研究. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(4): 367-373.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.04.007
[8]	孙超, 唐玉华, 李翔宇, 乔栋.地-月L2点中继星月球近旁转移轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 264-269,275.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.010
[9]	安然, 王敏, 梁新刚.基于不变流形的地-月L2点转移轨道优化设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 252-257.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.03.008
[10]	高永飞, 王兆魁.微纳卫星L1点Halo轨道转移轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(1): 72-76.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.01.011
[11]	朱政帆, 高扬.空间小推力轨道最优Bang-Bang控制的两类延拓解法综述. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(2): 101-110.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.02.001
[12]	潘迅, 泮斌峰.基于同伦方法三体问题小推力推进转移轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(3): 270-275.doi:10.15982/j.issn.2095-7717.2017.03.011
[13]	曾祥远, 李俊峰, 刘向东.不规则小天体引力场内的广义甩摆轨道. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 29-33.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.004
[14]	彭祺擘, 贺波勇, 张海联.地月转移自由返回轨道偏差传播分析. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(1): 56-60.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.01.009
[15]	陈新民, 周天帅, 朱冬阁, 王建明.有限推力变轨的月球探测器发射轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(3): 253-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.03.009
[16]	杨洪伟, 李京阳, 宝音贺西.全星历模型下拟Halo轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 333-337.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.006
[17]	刘欢, 张永.针对空间碎片捕获的绕飞轨道设计. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(4): 376-380.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.04.013
[18]	王亚敏, 乔栋, 崔平远.飞往日-地动平衡点轨道初始误差敏感度分析. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 125-130.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.004
[19]	尚海滨, 崔平远, 熊旭, 武小宇.载人小行星探测目标选择与轨道优化设计. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(1): 36-43.
[20]	于洋, 宝音贺西.小天体附近的轨道动力学研究综述. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 93-104.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数:2583
HTML全文浏览量:24
PDF下载量:1531
被引次数:0

一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心, 哈尔滨 150080

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划) (2012CB720000);国家自然科学基金资助项目(61374213);装备预研共用技术基金资助项目(9140A04030113HT01049);中国航天科技集团公司航天创新基金(CASC201312)资助课题

收稿日期:2015-01-01
修回日期:2015-06-09

关键词:

小推力转移轨道/

借力飞行轨道/

正弦指数函数/

轨道初始设计

摘要:提出一种基于正弦指数函数的小推力借力飞行转移轨道初始设计方法。建立极坐标形式的正弦指数函数表达式,用于模拟小推力转移轨道,并用绕圈参数和飞行路径角对转移轨道的参数进行表征;在约束条件下对转移轨道参数进行离散化处理,求解转移轨道与目标星投射轨道在参考面内的交点,计算到达目标轨道时刻的极角,进而得出小推力转移轨道的初始设计参数;设计了地球—木星的火星借力小推力转移轨道,仿真结果验证了该方法在小推力转移轨道初始设计中的快速性与准确性。

English Abstract

郑博, 张泽旭, 周浩, 揭昭斌, 崔祜涛. 一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 256-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

引用本文:

郑博, 张泽旭, 周浩, 揭昭斌, 崔祜涛. 一种小推力借力飞行转移轨道初始设计方法[J]. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(3): 256-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

ZHENG Bo, ZHANG Zexu, ZHOU Hao, JIE Zhaobin, CUI Hutao. A Novel Initial Design for Low-Thrust Transfer Trajectories Using Gravity-Assist[J]. Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(3): 256-261. doi: 10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

Citation:

ZHENG Bo, ZHANG Zexu, ZHOU Hao, JIE Zhaobin, CUI Hutao. A Novel Initial Design for Low-Thrust Transfer Trajectories Using Gravity-Assist[J].Journal of Deep Space Exploration, 2015, 2(3): 256-261.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.03.011

全文HTML

参考文献 (14)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回