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原文传递载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法

专利名称：	载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法
摘要：	本发明涉及一种载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，包括步骤：a.给定过渡轨道高度ha1和Lambert准备段飞行时长t3的初值；b.计算从入轨至Lambert初始机动前的总飞行时间t1‑3、相位差Δφ1‑3和轨道圆化速度增量ΔvCSI；c.计算相位差Δφ4的上限值Δφ4‑max；d.确定φ4的搜索空间为0～π，得出Lambert转移段轨道半长轴a4的搜索空间；e.计算出a4和φ4搜索空间内的Lambert转移段飞行时长t4及Lambert初始机动和终端机动的总速度增量ΔvL、相位差Δφ4的取值矩阵；f.根据任务要求和器上资源约束，分别确定总飞行时长和总速度增量的上边界tmax和Δvmax；g.根据Δφ4、t4和ΔvL随a4的变化规律，快速确定Δφ4‑max、tmax和Δvmax约束下的a4和φ4边界值，最终得到由a4和φ4取值空间表示的轨道参数可行域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京空间技术研制试验中心
发明人：	侯振东;田林;彭坤;黄震;杨雷;张柏楠
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910107716.4
公开号：	CN109774973A
代理机构：	北京谨诚君睿知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	陆鑫;延慧
分类号：	B64G1/12(2006.01);B;B64;B64G;B64G1
申请人地址：	100094 北京市海淀区友谊路104号院
主权项：	1.一种载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，包括以下步骤： a.给定载人月面着陆器的上升过渡轨道高度ha1和Lambert准备段飞行时长t3的初值； b.计算从载人月面着陆器入轨至Lambert初始机动前的总飞行时间t1-3、相位差Δφ1-3和轨道圆化速度增量ΔvCSI； c.计算Lambert转移段的相位差Δφ4的上限值Δφ4-max； d.确定Lambert转移段相位φ4的搜索空间为0～π，根据航天员的观察和操控特点得出Lambert转移段轨道半长轴a4的搜索空间； e.计算出Lambert转移段轨道半长轴a4和Lambert转移段相位φ4搜索空间内的Lambert转移段飞行时长t4及Lambert初始机动和终端机动的总速度增量ΔvL、相位差Δφ4的取值矩阵； f.根据任务要求和器上资源约束，分别确定总飞行时长和总速度增量的上边界tmax和Δvmax； g.根据Lambert终端机动的总速度增量Δφ4、Lambert转移段飞行时长t4和Lambert初始机动和终端机动的总速度增量ΔvL随Lambert转移段轨道半长轴a4的变化规律，快速确定Δφ4-max、tmax和Δvmax约束下的Lambert转移段轨道半长轴a4和Lambert转移段相位φ4边界值，最终得到由Lambert转移段轨道半长轴a4和Lambert转移段相位φ4取值空间表示的轨道参数可行域。 2.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述b步骤中，从载人月面着陆器入轨至Lambert初始机动前的总飞行时间t1-3由0.5个初始轨道周期、0.5个过渡轨道周期和Lambert准备段时长t3组成，初始轨道周期和过渡轨道周期根据入轨高度h0和过渡轨道月心距r3确定；相位差Δφ1-3为同一飞行时段内载人月面着陆器与目标飞行器的轨道相位之差，相位差Δφ1-3＝2π+n3t3-ntt1-3，其中n3为过渡轨道平均角速率，nt为目标环月轨道平均角速率；轨道圆化速度增量ΔvCSI利用霍曼转移计算公式确定。 3.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述c步骤中，Lambert转移段的相位差Δφ4的上限值Δφ4-max通过入轨时刻载人月面着陆器与目标飞行器的相位差约束确定，满足公式：其中，Rm为月球轨道半径，h0为入轨点高度，rt为目标飞行器轨道的月心距。 4.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述d步骤中，Lambert转移段轨道半长轴a4由以下两公式确定：其中，η＝rtr3，r3为过渡轨道的月心距，amin和amax分别为a4搜索空间的下边界和上边界。 5.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述e步骤中，每组Lambert转移段轨道半长轴a4、Lambert转移段相位φ4和Lambert转移段飞行时长t4由以下三式计算：其中，n4为Lambert转移轨道的平均角速率； Lambert初始机动和终端机动的总速度增量ΔvL由以下公式计算：其中，μm为月球引力常数，e4为Lambert转移轨道的偏心率，其满足关系式：相位差Δφ4＝φ4-ntt4。 6.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述g步骤中，在搜索空间内，Lambert转移段相位φ4随Lambert转移段轨道半长轴a4单调递增，Lambert转移段飞行时长t4随Lambert转移段轨道半长轴a4单调递减，Lambert初始机动和终端机动的总速度增量ΔvL随Lambert转移段轨道半长轴a4先减小后增加。
所属类别：	发明专利