[發(fā)明專利]一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011382064.4 | 申請(qǐng)日: | 2020-11-30 |
| 公開(公告)號(hào): | CN112455720B | 公開(公告)日: | 2022-04-22 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 楊勇;王征;滿益明;曹曉瑞;劉剛;尤志鵬;王玉林;周正陽;黃世勇;吳俊輝;張?jiān)铝?/a>;陳尚;張春陽;韓金鵬;杜志博 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院 |
| 主分類號(hào): | B64G1/00 | 分類號(hào): | B64G1/00;B64G1/24 |
| 代理公司: | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人: | 茹阿昌 |
| 地址: | 100076 *** | 國省代碼: | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 飛行器 氣動(dòng)力 輔助 設(shè)計(jì) 方法 | ||
1.一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)根據(jù)氣動(dòng)力輔助變軌任務(wù)需求確定離軌機(jī)動(dòng)所需離軌脈沖ΔVd;
2)將離軌脈沖ΔVd帶入軌道模型推算離軌軌道;根據(jù)離軌軌道獲得飛行器自離軌至進(jìn)入大氣入口點(diǎn)的飛行時(shí)間Th;根據(jù)所述飛行時(shí)間Th以及飛行器的飛行高度確定飛行器是否進(jìn)入大氣;滿足條件則進(jìn)入步驟3),不滿足則重復(fù)步驟2)繼續(xù)解算離軌軌道直至飛行器進(jìn)入大氣,然后進(jìn)入步驟3);
3)根據(jù)氣動(dòng)力輔助變軌段軌道動(dòng)力學(xué)特點(diǎn),建立大氣層內(nèi)氣動(dòng)力輔助變軌段運(yùn)動(dòng)方程及約束條件;
4)對(duì)步驟3)所述大氣層內(nèi)氣動(dòng)力輔助變軌段運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行簡化處理,獲得縱向運(yùn)動(dòng)方程和橫側(cè)向運(yùn)動(dòng)方程;
5)基于步驟4)所述縱向運(yùn)動(dòng)方程,利用數(shù)值預(yù)測校正方法分別對(duì)進(jìn)入段及逸出段的傾側(cè)角進(jìn)行迭代計(jì)算,獲得進(jìn)入段的傾側(cè)角和逸出段的傾側(cè)角;將飛行器進(jìn)入大氣至運(yùn)行到軌道近地點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軌道段定義為進(jìn)入段;將飛行器自軌道近地點(diǎn)至飛出大氣層對(duì)應(yīng)的軌道段定義為逸出段;
6)根據(jù)步驟5)獲得的進(jìn)入段的傾側(cè)角和逸出段的傾側(cè)角,進(jìn)行飛行器進(jìn)入段和逸出段的軌道控制,同時(shí),根據(jù)飛行器飛行高度判定飛行器是否滿足大氣出口條件,若滿足大氣出口條件,則判定飛行器飛出大氣層并進(jìn)入步驟7);
7)根據(jù)飛行器進(jìn)入目標(biāo)軌道需求計(jì)算升軌機(jī)動(dòng)脈沖及升軌軌道;
8)根據(jù)飛行器實(shí)時(shí)的軌道半長軸及偏心率,判斷飛行器是否進(jìn)入目標(biāo)軌道,若飛行器進(jìn)入目標(biāo)軌道,則結(jié)束氣動(dòng)力輔助變軌任務(wù);反之,則返回步驟7)繼續(xù)推算升軌機(jī)動(dòng)脈沖及升軌軌道。
2.權(quán)利要求1所述的一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法,其特征在于,步驟1)離軌機(jī)動(dòng)所需離軌脈沖ΔVd,具體為:
其中,Ve為大氣層進(jìn)入點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度大小,γe為大氣層進(jìn)入點(diǎn)航跡傾角,Ra為大氣層邊緣地心距,Rd為初始近圓軌道地心距,μ為地球引力系數(shù)。
3.權(quán)利要求1所述的一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法,其特征在于,飛行器的飛行高度低于100~120km則判定進(jìn)入大氣,步驟2)所述飛行器自離軌至進(jìn)入大氣入口點(diǎn)飛行時(shí)間Th計(jì)算如下:
其中,a、e分別為離軌弧段橢圓軌道半長軸和偏心率;θin為大氣層入口點(diǎn)對(duì)應(yīng)的真近點(diǎn)角,μ為地球引力系數(shù)。
4.權(quán)利要求1所述的一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法,其特征在于,步驟3)所述大氣層內(nèi)氣動(dòng)力輔助變軌段運(yùn)動(dòng)方程如下:
其中,μ為地球引力系數(shù);m為飛行器質(zhì)量;σ為傾斜角;ρ為大氣密度,V為速度,S為參考面積;CL的取值范圍為0.5~0.95;CD0的取值范圍為3~10,K1的取值范圍為-32~-6,K2的取值范圍為16~50;
D為氣動(dòng)升力,L為氣動(dòng)阻力,CL為升力系數(shù),CD為阻力系數(shù),CD0為常值阻力系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空天飛行器氣動(dòng)力輔助變軌設(shè)計(jì)方法,其特征在于,步驟3)所述約束條件包括:軸向過載nA、法向過載nN和駐點(diǎn)熱流條件Q。
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