貨運飛船和制品返回艙返回軌道設計.pdf

1、本文以空間站制品下行任務為背景，對貨運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動特性進行了研究。全文主要研究成果如下：
　　研究了航天器彈道式再入的運動特性。1）分別在極坐標系下和旋轉坐標系下建立了航天器的運動方程，并對方程進行了無量綱化處理。2）分析了再入點的參數以及阻力系數對再入運動特性的影響。
　　研究了基于兩點邊值法的返回軌跡優(yōu)化方法。1）根據最優(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

2、題轉化成兩點邊值問題。2）建立了最短時間過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合的策略求解兩點邊值法。4）把組合優(yōu)化策略應用于航天器的返回軌道的優(yōu)化，得出在了固定時間下滿足落點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學模型。2）考慮航天器再入的過程約束和終端約束，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）分析了利用貨運飛船實現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六自由度的運動特性。1）建立了六自由度的運動方程，并介紹了相關參數計算的方法。2）針對兩種構型的制品返回艙，分析不同質心位置和自旋與否對姿態(tài)的影響。
　　論文對貨運飛船和制品返回艙返回再入問題進行了專題研究，文中給出的理論模型、計算的方法、仿真結果及其結論