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基于Lissajous中转站的低能转移轨道设计与应用
1
作者
余会昌
代洪华
+3 位作者
张继烨
王亚敏
岳晓奎
张永合
《西北工业大学学报》
北大核心
2025年第2期212-221,共10页
Lissajous轨道是一类拟周期轨道,其形状选择丰富更具任务灵活性,且轨道保持所需消耗较小,因此可作为未来构建地月空间航班化运输网络的中转站轨道。从近地轨道至Lissajous中转站的低能转移轨道设计是构建经济可持续运输体系的基础。然而...
Lissajous轨道是一类拟周期轨道,其形状选择丰富更具任务灵活性,且轨道保持所需消耗较小,因此可作为未来构建地月空间航班化运输网络的中转站轨道。从近地轨道至Lissajous中转站的低能转移轨道设计是构建经济可持续运输体系的基础。然而,目前基于Lissajous中转站的低能转移轨道特性尚不明确,且对于不变流形距离月球较远的中转站轨道,以往设计方法中采用的脉冲入轨策略对节能效果提升不够明显。针对以上问题,提出了结合流形拼接与月球借力的三脉冲低能转移设计方法,利用分段求解降低了优化问题的维度,并采用双层优化获得最优解。仿真结果表明所提出的设计方法在部分轨道入轨点可降低18~400 m/s左右的脉冲消耗,有效拓宽了可选入轨点的范围,且该方法对于大幅值Lissajous中转站轨道同样具有适用性。重点研究了借力方位角、借力高度、入轨点位置和其他天体引力等对转移轨道特性的影响,对于未来地月空间航班化运输网络的中转站轨道选取、发射窗口和入轨点等参数设计具有重要参考价值。
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关键词
航班化
Lissajous轨道
不变流形
轨道优化
轨道特性
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职称材料
近地引力波编队构型设计与初始化方法研究
2
作者
张继烨
代洪华
+1 位作者
党朝辉
岳晓奎
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1249-1256,共8页
近地小型化引力波探测编队研制周期短、成本低,适合于引力波项目前期的关键技术验证,具有重要的工程应用价值。不同于深空环境,近地引力波编队受地球非球形引力摄动影响显著,星间距离易产生发散致使任务失败。因而相对于典型的深空引力...
近地小型化引力波探测编队研制周期短、成本低,适合于引力波项目前期的关键技术验证,具有重要的工程应用价值。不同于深空环境,近地引力波编队受地球非球形引力摄动影响显著,星间距离易产生发散致使任务失败。因而相对于典型的深空引力波探测编队,近地引力波探测编队在无控状态下的自然稳定编队构型设计及其构型精确初始化是一个全新的轨道设计与控制问题。本研究以二体引力场下的轨道动力学和相对运动动力学为基础,对正三角形编队构型进行初步设计。再以构型长期稳定为目标,从摄动解析理论和智能优化的数值搜索方法对摄动条件下的自然稳定构型进行求解,为近地引力波探测编队提供了稳定的构型设计方案。最后,针对探测构型的精确初始化问题,探索了全局最优的微分校正策略,实现了近地引力波探测编队的高精度构建。
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关键词
引力波探测
正三角形编队
J_(2)不变性条件
数值优化
构型初始化
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职称材料
题名
基于Lissajous中转站的低能转移轨道设计与应用
1
作者
余会昌
代洪华
张继烨
王亚敏
岳晓奎
张永合
机构
西北工业大学航天学院
中国科学院微小卫星创新研究院
出处
《西北工业大学学报》
北大核心
2025年第2期212-221,共10页
基金
国家重点研发计划(2021YFA0717100)
国家自然科学基金(12102441)
中国科学院上海分院科技制高点青年攀登计划(CASSHB-QNPD-2023-025)资助。
文摘
Lissajous轨道是一类拟周期轨道,其形状选择丰富更具任务灵活性,且轨道保持所需消耗较小,因此可作为未来构建地月空间航班化运输网络的中转站轨道。从近地轨道至Lissajous中转站的低能转移轨道设计是构建经济可持续运输体系的基础。然而,目前基于Lissajous中转站的低能转移轨道特性尚不明确,且对于不变流形距离月球较远的中转站轨道,以往设计方法中采用的脉冲入轨策略对节能效果提升不够明显。针对以上问题,提出了结合流形拼接与月球借力的三脉冲低能转移设计方法,利用分段求解降低了优化问题的维度,并采用双层优化获得最优解。仿真结果表明所提出的设计方法在部分轨道入轨点可降低18~400 m/s左右的脉冲消耗,有效拓宽了可选入轨点的范围,且该方法对于大幅值Lissajous中转站轨道同样具有适用性。重点研究了借力方位角、借力高度、入轨点位置和其他天体引力等对转移轨道特性的影响,对于未来地月空间航班化运输网络的中转站轨道选取、发射窗口和入轨点等参数设计具有重要参考价值。
关键词
航班化
Lissajous轨道
不变流形
轨道优化
轨道特性
Keywords
airline-flight-mode
Lissajous orbit
invariant manifold
orbit optimization
orbit characteristics
分类号
V412.4 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
近地引力波编队构型设计与初始化方法研究
2
作者
张继烨
代洪华
党朝辉
岳晓奎
机构
西北工业大学航天学院
出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1249-1256,共8页
基金
国家重点研发计划资助项目(No.2021YFA0717100)
国家自然科学基金资助项目(No.12072270)。
文摘
近地小型化引力波探测编队研制周期短、成本低,适合于引力波项目前期的关键技术验证,具有重要的工程应用价值。不同于深空环境,近地引力波编队受地球非球形引力摄动影响显著,星间距离易产生发散致使任务失败。因而相对于典型的深空引力波探测编队,近地引力波探测编队在无控状态下的自然稳定编队构型设计及其构型精确初始化是一个全新的轨道设计与控制问题。本研究以二体引力场下的轨道动力学和相对运动动力学为基础,对正三角形编队构型进行初步设计。再以构型长期稳定为目标,从摄动解析理论和智能优化的数值搜索方法对摄动条件下的自然稳定构型进行求解,为近地引力波探测编队提供了稳定的构型设计方案。最后,针对探测构型的精确初始化问题,探索了全局最优的微分校正策略,实现了近地引力波探测编队的高精度构建。
关键词
引力波探测
正三角形编队
J_(2)不变性条件
数值优化
构型初始化
Keywords
gravitational wave detection
regular triangle formation
J_(2)invariant condition
numerical optimization
configuration initialization
分类号
V412 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于Lissajous中转站的低能转移轨道设计与应用
余会昌
代洪华
张继烨
王亚敏
岳晓奎
张永合
《西北工业大学学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
近地引力波编队构型设计与初始化方法研究
张继烨
代洪华
党朝辉
岳晓奎
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
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