波音“星际客机”滞留国际空间站乘组“太空营救”事件浅析

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作者 蔡琴 管春磊 +3 位作者 张田 吴大蔚 彭祺擘 邢雷 《宇航学报》 北大核心 2025年第4期820-824,共5页

2025年3月19日,滞留国际空间站(ISS)的两名美国航天员搭乘美国SpaceX公司的载人“龙”飞船返回地球,结束了9个月的在轨驻留。详述了SpaceX公司载人“龙”飞船的营救过程,并基于此次营救任务的实践,对载人航天探索提出了若干思考与建议,... 2025年3月19日,滞留国际空间站(ISS)的两名美国航天员搭乘美国SpaceX公司的载人“龙”飞船返回地球,结束了9个月的在轨驻留。详述了SpaceX公司载人“龙”飞船的营救过程,并基于此次营救任务的实践,对载人航天探索提出了若干思考与建议,旨在为后续的载人任务规划与实施提供有益参考。 展开更多

关键词 星际客机 太空营救 载人航天 国际空间站

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火箭燃料贮箱零件焊接前处理机器人自动打磨技术研究

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作者 丁一 董吉义 +4 位作者 李明洋 彭祺擘 董为 吴冬梅 高永卓 《航空制造技术》 北大核心 2025年第4期103-111,共9页

随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊... 随着科学技术的迭代进步,传统制造业逐渐以工业机器人为核心开展智能制造。由于火箭贮箱零件具有大型薄壁、结构多样、尺寸不一等特点,目前的生产方式大多采用工人手动加工的方式,其效率较为低下。为解决以上难点,以火箭燃料贮箱零件焊接前处理方法为研究对象,设计了从扫描、规划到执行的机器人自动打磨技术方案。借助手眼标定与坐标变换方法得到加工区域点云与机器人基坐标系的位姿关系,提出了一种边缘包围盒提取的点云拼接方法,采用基于边缘曲度的窗口算法进行角点检测,最终根据加工轨迹规划结果完成零件焊前处理的机器人自动打磨试验,保证了打磨质量与效率,取得了较好的应用效果。 展开更多

关键词 火箭贮箱 焊接前处理 机器人打磨 点云处理 轨迹规划

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基于模型的载人月球探测任务分析视图构建方法

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作者 叶东明 秦政 彭祺擘 《上海航天(中英文)》 2025年第2期28-40,57,共14页

以载人月球探测工程立项论证为背景,从回顾和理解ISO42010、OMG系统建模语言(SysML)等标准规范中提出的视点(Viewpoint)、视图(View)等概念定义和架构描述方法出发,阐述了MBSE方法中视点、视图的作用,并以载人航天工程的总体研究论证部... 以载人月球探测工程立项论证为背景,从回顾和理解ISO42010、OMG系统建模语言(SysML)等标准规范中提出的视点(Viewpoint)、视图(View)等概念定义和架构描述方法出发,阐述了MBSE方法中视点、视图的作用,并以载人航天工程的总体研究论证部门实施任务立项论证过程的业务运行模式为实例,总结归纳了创建基于模型的载人月球探测任务分析视图的主要过程,并利用商业化的系统建模工具实现了载人月球探测任务分析过程需求视点、方案视点和验证视点中部分视图模板的定制,通过对任务方案的系统建模,验证了提出的视图构建方法的可用性和有效性。 展开更多

关键词 模型 视点 视图 视图方法 载人航天

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基于模型的载人登月全寿命周期故障管理方法 被引量：1

4

作者 彭祺擘 胡云鹏 +1 位作者 武新峰 张海联 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1386-1395,共10页

故障管理是管控复杂系统风险的重要途径,需要在系统研制、应用各个阶段开展相应的工作。随着基于模型的系统工程(MBSE)在航天领域的应用,也必须将基于模型的故障管理纳入到系统发展的全寿命周期之中。以载人登月任务为背景,结合MBSE方... 故障管理是管控复杂系统风险的重要途径,需要在系统研制、应用各个阶段开展相应的工作。随着基于模型的系统工程(MBSE)在航天领域的应用,也必须将基于模型的故障管理纳入到系统发展的全寿命周期之中。以载人登月任务为背景,结合MBSE方法论和传统的故障管理方法,从技术层面提出了贯穿于载人登月任务全寿命周期的任务级故障管理方法,包括基于模型的故障管理概念设计、架构设计、需求分析与捕获、需求验证与确认、故障评估与分析、操作和维护。并详述了在MBSE背景下上述内容的实现方式。最后从载人登月任务层的视角,给出了全寿命周期下基于模型的故障管理过程,为未来载人登月任务的故障管理提供了一套可行的实施框架。 展开更多

关键词 基于模型的系统工程(MBSE) 故障管理 载人登月 可靠性和安全性分析

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国外载人航天出舱活动发展历程及启示 被引量：1

5

作者 邢雷 彭祺擘 +1 位作者 吴大蔚 管春磊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期I0007-I0011,共5页

回顾国外载人航天出舱活动的发展历程,介绍各典型出舱活动任务及舱外航天服的基本情况,总结分析出舱活动发展历程特点规律,针对我国规划开展出舱活动提出思考和建议。

关键词 载人航天 商业载人航天 舱外活动 发展历程 启示

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一种常值推力作用的轨道机动优化设计策略 被引量：1

6

作者 刘将辉 彭祺擘 +1 位作者 张海联 周建平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期389-398,共10页

针对常值推力作用的航天器轨道机动优化设计问题开展研究,推导了航天器三维空间轨道机动动力学模型,对动力学模型各参数进行无量纲化处理以防止计算过程中出现奇异。提出了一种先轨道等待再轨道机动的优化设计策略,航天器先在初始轨道... 针对常值推力作用的航天器轨道机动优化设计问题开展研究,推导了航天器三维空间轨道机动动力学模型,对动力学模型各参数进行无量纲化处理以防止计算过程中出现奇异。提出了一种先轨道等待再轨道机动的优化设计策略,航天器先在初始轨道上无动力飞行一段时间进行轨道等待,然后寻找一个最优时刻施加推力再进行轨道机动。该策略将航天器的最优等待时刻和轨道机动过程中的最优控制量作为整体统一进行优化。通过基于分段积分技术的多重直接打靶法将原先复杂的轨迹优化设计问题转化为每个子时间区间的非线性规划问题,采用内点法进行求解。仿真验证了本文优化设计策略的有效性。 展开更多

关键词 三维空间轨道 轨道等待 轨道机动 常值推力

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弱引力双小行星系统的低能着陆轨道设计

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作者 刘学文 席涛 +3 位作者 周洪刚 彭祺擘 杨洪伟 李爽 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-10,共10页

针对在弱引力双小行星系统环境下,探测器无动力或仅具有微弱机动能力时的表面着陆问题,提出基于不稳定流形和庞加莱截面法的低能着陆轨道设计方法.通过搜索共线平动点附近的周期轨道,计算单值矩阵的特征值及特征向量,求解周期轨道的不... 针对在弱引力双小行星系统环境下,探测器无动力或仅具有微弱机动能力时的表面着陆问题,提出基于不稳定流形和庞加莱截面法的低能着陆轨道设计方法.通过搜索共线平动点附近的周期轨道,计算单值矩阵的特征值及特征向量,求解周期轨道的不稳定流形,大幅减少了着陆过程中的燃料消耗.对于有微弱机动能力的着陆器,提出不稳定流形和下降轨道集拼接的轨道设计方法,获得满足末端约束的低能着陆轨道.通过数值仿真验证:与遗传算法计算双脉冲着陆轨迹方法相比,本文所提方法可以灵活地添加末端约束以及设计目标着陆点,且不需要设计惩罚函数以及进行迭代运算,计算效率高.与完全自然着陆的低能量着陆轨迹相比,该方法能够有效地扩大着陆候选区域. 展开更多

关键词 双小行星系统 椭球体–椭球体模型 庞加莱截面 低能着陆 不稳定流形

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基于Gauss伪谱法和直接打靶法结合的月球定点着陆轨道优化 被引量：18

8

作者 彭祺擘 李海阳 +1 位作者 沈红新 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期119-124,共6页

将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method-GPM)和传统的直接打靶法有效结合,对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。推导了高精度模型下着陆动力学方程。针对优化方法各自的特点和多约束... 将一种求解最优控制问题的新方法—高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method-GPM)和传统的直接打靶法有效结合,对月球着陆器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。推导了高精度模型下着陆动力学方程。针对优化方法各自的特点和多约束条件下最优月球软着陆轨道设计的难点,提出了问题求解的串行优化策略:将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,取较少的Gauss节点,利用GPM求解初值,初值的求解采用从可行解到最优解的串行优化策略;在Gauss节点上离散控制变量,利用直接打靶法求解精确最优解。仿真结果表明,本文提出的轨道优化方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。 展开更多

关键词 高斯伪谱法 直接打靶法 月球定点着陆 轨道优化 月球着陆器

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基于高斯—伪谱法的月球定点着陆轨道快速优化设计 被引量：32

9

作者 彭祺擘 李海阳 沈红新 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1012-1016,共5页

利用高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM),对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点,设计了从求取初... 利用高斯伪谱法(Gauss Pseudospectral Method,GPM),对登月飞行器定点软着陆轨道快速优化问题做出了研究。将控制变量和终端时间一同作为优化变量,同时离散控制变量与状态变量,对最优控制问题进行求解。并针对GPM的特点,设计了从求取初值到高精度参数的软着陆轨道优化策略。利用此方法求取了月面着陆可达区域,在此基础上对定着陆点最优轨道进行了设计。仿真结果表明此方法具有较强的鲁棒性和快速收敛性。 展开更多

关键词 高斯伪谱法 月球定点着陆 快速优化 登月飞行器

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载人月球科研试验站若干问题思考 被引量：10

10

作者 彭祺擘 王平 邢雷 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1436-1446,共11页

为实现月球探测的可持续发展,在实施首次载人登月任务后,将探索建造载人月球科研试验站,实现人在月面长期生存和月球资源开发利用。针对此背景,调研了国外载人月球探测两次热潮提出的发展规划与现状,之后根据载人深空探测发展规律,分析... 为实现月球探测的可持续发展,在实施首次载人登月任务后,将探索建造载人月球科研试验站,实现人在月面长期生存和月球资源开发利用。针对此背景,调研了国外载人月球探测两次热潮提出的发展规划与现状,之后根据载人深空探测发展规律,分析并思考提出以验证人类长期地外生存技术与难点问题、开展月球深度科学研究、资源的探测与开发利用等任务为建站目标;在分析建站难点与发展趋势的基础上,探讨了未来可能分步实施、循序渐进的发展规划与路径;面向战略、科学、工程与经济4大要素,并重点考虑载人航天安全性要求,提出了建站选址的初步思路,最后分析了初步思考的6项关键技术及难点问题与发展规划。 展开更多

关键词 载人登月 载人月球科研试验站 建站目标 发展规划 建站选址

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从空间站出发的奔月轨道设计 被引量：5

11

作者 彭祺擘 李海阳 +1 位作者 李桢 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期25-30,共6页

由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计。本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计... 由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计。本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程。然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SQP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数。最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性。 展开更多

关键词 地球停泊轨道 轨道设计 约束条件 优化目标 STK

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基于虚拟样机技术的机械臂建模与仿真 被引量：6

12

作者 彭祺擘 李海阳 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期58-62,共5页

应用机械系统动力学仿真分析软件MSC．ADAMS，建立了机械臂抓取的虚拟样机模型，包括对机械臂各部件的简化、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制。在仿真过程中通过预估末端件的运动规律，依据运动仿真结果求得控制主动件的运动输入曲... 应用机械系统动力学仿真分析软件MSC．ADAMS，建立了机械臂抓取的虚拟样机模型，包括对机械臂各部件的简化、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制。在仿真过程中通过预估末端件的运动规律，依据运动仿真结果求得控制主动件的运动输入曲线。最后对该虚拟样机模型进行了运动学和动力学分析，实现了使用CAE仿真软件来对机械臂的运动和动力性能进行分析，为机械臂系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数，为工程设计提供了一套有效的分析方法。 展开更多

关键词 机械臂 虚拟样机 仿真 轨迹 ADAMS

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星历模型下地月自由返回全飞行过程轨道设计 被引量：5

13

作者 彭祺擘 和星吉 +2 位作者 陈天冀 武新峰 徐明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期43-51,共9页

面向载人登月任务需要,针对星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道设计问题进行了研究。在三体模型下对地月三维自由返回轨道进行了求解,得到了地月空间内的自由返回轨道分布情况。在二体模型假设下对近月段的三脉冲变轨进行了求解... 面向载人登月任务需要,针对星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道设计问题进行了研究。在三体模型下对地月三维自由返回轨道进行了求解,得到了地月空间内的自由返回轨道分布情况。在二体模型假设下对近月段的三脉冲变轨进行了求解,给出了变平面机动的计算方法。进一步提出了两轮逐次优化修正策略,分别以高度和再入走廊为主要约束,采用内点法和SQP算法在高精度星历模型下对自由返回轨道初值进行逐次优化修正。之后,采用SQP算法在星历模型下对近月三脉冲变轨进行优化修正,得到了星历模型下的自由返回+近月三脉冲变轨地月转移策略。仿真校验结果表明本文提出的方法能够在给定约束下有效求解星历模型下具备自由返回能力的地月转移轨道,为载人登月任务的转移轨道设计提供参考。 展开更多

关键词 载人登月 星历模型 自由返回 地月转移 轨道设计

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载人登月地月转移轨道快速设计及特性分析 被引量：2

14

作者 彭祺擘 沈红新 李海阳 《载人航天》 CSCD 2012年第3期18-24,40,共8页

分析了载人登月轨道设计的约束条件,在此基础上建立了地月转移轨道设计模型,给出了一种以地球出发轨道参数作为设计变量的轨道设计方法,结合月球星历得到了满足载人登月任务约束的轨道方案,并对载人登月任务地月转移轨道的工程特性进行... 分析了载人登月轨道设计的约束条件,在此基础上建立了地月转移轨道设计模型,给出了一种以地球出发轨道参数作为设计变量的轨道设计方法,结合月球星历得到了满足载人登月任务约束的轨道方案,并对载人登月任务地月转移轨道的工程特性进行了分析。此方法是一种无需轨道积分的纯代数计算方法,具有速度快、精度高的特点,其顺行求解的思路,可对载人登月轨道方案制定阶段的轨道特性做出有效分析。 展开更多

关键词 载人登月 地月转移轨道 轨道设计 约束条件 轨道特性

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月球空间站停泊轨道选择分析 被引量：8

15

作者 彭祺擘 吕纪远 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期167-172,共6页

系统梳理了月球附近可用于部署空间站的停泊轨道类型,给出了不同类型轨道的定义及主要参数,通过仿真计算和对比国内外轨道研究结论,分析了不同类型轨道的能量需求、登月任务支持性、空间环境等特点,在此基础上,分析了美国“深空之门”... 系统梳理了月球附近可用于部署空间站的停泊轨道类型,给出了不同类型轨道的定义及主要参数,通过仿真计算和对比国内外轨道研究结论,分析了不同类型轨道的能量需求、登月任务支持性、空间环境等特点,在此基础上,分析了美国“深空之门”空间站部署轨道选择的主要考虑和依据,并提出了各类轨道的应用建议,可为未来部署月球空间站的停泊轨道选择提供技术参考。 展开更多

关键词 月球空间站 深空之门 绕月轨道 地月平衡点轨道 地月循环轨道

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航天器构型重构技术研究进展与展望 被引量：5

16

作者 彭祺擘 武新峰 +1 位作者 王北超 李爽 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期16-31,共16页

航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一,将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先,给出了航天器构型重构的内涵及分类;其次基于主结构变构型等多种典型技术,对构型重构技术的研究现状进... 航天器构型重构技术是航天器在轨服务等重大空间任务必须突破的关键技术之一,将对新一代航天器系统的设计与研发产生深远影响。首先,给出了航天器构型重构的内涵及分类;其次基于主结构变构型等多种典型技术,对构型重构技术的研究现状进行了系统的总结和探讨;随后基于标准化模块设计等方法,给出了航天器构型重构技术体系;接着从支持航天器故障排除等方面出发,对构型重构技术的应用前景进行了归纳;最后,总结了构型重构技术的总体研究进展,并对其未来发展进行了展望。 展开更多

关键词 航天器构型重构 在轨服务 主结构变构型 标准化模块设计 航天器故障排除

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载人登月飞行方案研究 被引量：18

17

作者 彭祺擘 李桢 李海阳 《上海航天》 2012年第5期14-19,72,共7页

根据载人登月任务有无地球轨道和月球轨道交会对接,将登月途径分为地球轨道交会-月球轨道交会、地球轨道交会-直接返回、地球轨道不交会-月球轨道交会,以及地球轨道不交会-月球轨道不交会四类,并对各自可能的演变登月方式进行了分析。... 根据载人登月任务有无地球轨道和月球轨道交会对接,将登月途径分为地球轨道交会-月球轨道交会、地球轨道交会-直接返回、地球轨道不交会-月球轨道交会,以及地球轨道不交会-月球轨道不交会四类,并对各自可能的演变登月方式进行了分析。对载人登月的质量规模及运载火箭需求进行了分析,讨论并比较了一次发射、基于环月轨道交会组装和基于近地轨道交会组装方案的时间窗口和登月方案,并给出了建议。研究可为我国载人登月任务方案选取提供参考。 展开更多

关键词 载人登月 交会对接 运载火箭 发射窗口

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载人月球极区探测轨道方案设计及能力需求分析 被引量：1

18

作者 彭祺擘 周晚萌 +1 位作者 高永飞 陆林 《力学与实践》 北大核心 2022年第6期1252-1260,共9页

月球极区是国际新一轮载人登月重点关注的探测区域,其探测价值和探测难度都超过了月球低纬度区域。本文针对未来月球极区探测,提出了适用于载人飞行的轨道方案,并开展了地月往返转移轨道设计。在此基础上通过研究其轨道特性,得到了飞行... 月球极区是国际新一轮载人登月重点关注的探测区域,其探测价值和探测难度都超过了月球低纬度区域。本文针对未来月球极区探测,提出了适用于载人飞行的轨道方案,并开展了地月往返转移轨道设计。在此基础上通过研究其轨道特性,得到了飞行器到达月球轨道的可达域以及月地返回的出发域,并依此分析了月地转移窗口和月面停留时间对飞行器的能力需求,可为未来载人月球极区探测任务设计提供参考。 展开更多

关键词 月球极区探测 可达域 混合轨道 轨道特性

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航天器交会对接发射窗口分析 被引量：12

19

作者 李海阳 彭祺擘 +1 位作者 周英 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1861-1865,共5页

分析了交会对接任务中航天器受到的主要约束条件,将约束条件与发射时间相关联,建立了交会对接任务中发射时间求解的数学模型,设计了发射窗口的求解方法,得到了满足各项约束条件的交会对接发射窗口,并进一步对交会对接任务目标航天器初... 分析了交会对接任务中航天器受到的主要约束条件,将约束条件与发射时间相关联,建立了交会对接任务中发射时间求解的数学模型,设计了发射窗口的求解方法,得到了满足各项约束条件的交会对接发射窗口,并进一步对交会对接任务目标航天器初始轨道对发射窗口的影响进行了分析。 展开更多

关键词 航天器 交会对接 发射窗口 约束条件

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探月飞行器定点返回轨迹特性分析 被引量：9

20

作者 沈红新 李海阳 +1 位作者 彭祺擘 杜昕 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期6-11,共6页

对探月飞行器返回到预期着陆点的轨迹特性进行了研究,着重分析了月球定点返回着陆点和再入点位置的变化规律。分析了返回轨迹特征点的相对位置特性,包括月球反垂点、再入点、近地点,得到了再入点速度、纬度具有变化较稳定的规律。在特... 对探月飞行器返回到预期着陆点的轨迹特性进行了研究,着重分析了月球定点返回着陆点和再入点位置的变化规律。分析了返回轨迹特征点的相对位置特性,包括月球反垂点、再入点、近地点,得到了再入点速度、纬度具有变化较稳定的规律。在特征点位置特性研究的基础上,给出了着陆点和再入点位置分析近似方法;基于月相原理研究了着陆点光照条件和月球返回窗口的关系,定性地给出了基本结论。基于双二体模型进行轨迹仿真计算,验证了利用该理论模型分析月球定点返回轨迹的有效性。 展开更多

关键词 月球探测 定点返回 轨迹特性 月球反垂点 返回窗口

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