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飞行器低空大动压整流罩旋抛分离数值模拟
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作者 李易 欧树彦 +2 位作者 梁伟栋 董佳宝 庄至栋 《空天防御》 2025年第1期102-108,共7页
为研究低空大动压环境下飞行器整流罩旋抛分离的运动特性,本文采用CFD-刚体动力学耦合仿真的方法开展数值模拟。分析了该过程的流场结构以及整流罩的动力学行为;着重研究了来流非对称条件下,两瓣整流罩张开速度不一致情况以及整流罩脱... 为研究低空大动压环境下飞行器整流罩旋抛分离的运动特性,本文采用CFD-刚体动力学耦合仿真的方法开展数值模拟。分析了该过程的流场结构以及整流罩的动力学行为;着重研究了来流非对称条件下,两瓣整流罩张开速度不一致情况以及整流罩脱钩角发生变化情况下的张开动力学。研究表明:来流不对称时,其中一瓣整流罩分离受到抑制,不利于安全分离;为此增大脱钩角有助于增加整流罩的迎风面积,加快其远离飞行器的速度。 展开更多
关键词 火箭整流罩 大动压 分离 高超声速 数值模拟
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一种火箭基组合循环动力空天飞行器总体设计分析 被引量:4
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作者 陈兵 龚春林 +1 位作者 唐硕 谷良贤 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第3期378-383,共6页
针对将2t有效载荷送入200km低地圆轨道的任务需求,通过定性分析明确了水平起飞、两级入轨的运载模式,建立火箭基组合动力(RBCC)空天飞行器的任务剖面。考虑RBCC空天飞行器复杂的耦合关系,建立一套基于弹道优化的总体设计流程,并形成相... 针对将2t有效载荷送入200km低地圆轨道的任务需求,通过定性分析明确了水平起飞、两级入轨的运载模式,建立火箭基组合动力(RBCC)空天飞行器的任务剖面。考虑RBCC空天飞行器复杂的耦合关系,建立一套基于弹道优化的总体设计流程,并形成相应的基准方案。在基准性能基础上,分析分离点状态、气动性能和发动机性能的影响。结果表明:低空高马赫数分离能有效发挥RBCC发动机的优势,提升运载效率,但需解决高动压分离的问题;阻力、推力、比冲是影响RBCC飞行器的重要性能参数,在性能较差的引射段,推力的影响尤为明显。设计方法和参数分析结果可为未来的空天飞行器设计提供参考。 展开更多
关键词 火箭基组合动力 空天飞行器 总体设计 参数分析
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组合动力空天飞行器关键技术 被引量:23
3
作者 唐硕 龚春林 陈兵 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1103-1114,共12页
针对组合动力系统的工作特征和空天飞行器的任务特点,总结组合动力空天飞行器面临的主要问题,并梳理了该类飞行器存在的主要关键技术。从气动布局、机体/推进一体化、热防护/热管理、制导、控制、地面和飞行试验等方面,详细阐述各类关... 针对组合动力系统的工作特征和空天飞行器的任务特点,总结组合动力空天飞行器面临的主要问题,并梳理了该类飞行器存在的主要关键技术。从气动布局、机体/推进一体化、热防护/热管理、制导、控制、地面和飞行试验等方面,详细阐述各类关键技术存在的难点,总结各类技术的发展现状,并分析给出未来可能的发展途径和方向。相关研究可指导未来组合动力空天飞行器的技术攻关。 展开更多
关键词 组合动力 空天飞行器 关键技术
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飞行器集群安全控制关键问题与技术探讨
4
作者 秦伯羽 张栋 唐硕 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期26-51,共26页
飞行器集群是现代军事对抗与社会生活的重要新质力量。然而,复杂空域环境、动态飞行冲突和信息获取受限挑战集群飞行安全。安全控制是保障集群高效协同的关键。结合集群系统和任务场景特点,从时空和信息两个维度总结飞行器集群安全的关... 飞行器集群是现代军事对抗与社会生活的重要新质力量。然而,复杂空域环境、动态飞行冲突和信息获取受限挑战集群飞行安全。安全控制是保障集群高效协同的关键。结合集群系统和任务场景特点,从时空和信息两个维度总结飞行器集群安全的关键问题,提出基于感知-判断-决策-执行(Observation-Orientation-Decision-Action,OODA)环思想的集群安全控制的研究框架。从非结构飞行环境、集群运动行为、受限信息交互和不确定状态估计等方面,探讨集群安全的相关概念、模型描述和效能评估,阐述集群安全控制的基本方案及关键技术;给出对飞行器集群安全控制未来智能化发展的思考,以期为构建更完善的集群安全技术体系提供参考和启发。 展开更多
关键词 飞行器集群 安全控制 集群控制 协同轨迹规划 自组网
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临近空间飞行器防隔热/承载一体化热结构设计及力/热行为 被引量:12
5
作者 时圣波 唐硕 梁军 《装备环境工程》 CAS 2020年第1期36-42,共7页
目的满足临近空间飞行器对结构/热防护系统质量指标的苛刻要求,研制兼具轻量化与高效防隔热/承载一体化的热防护结构及系统。方法根据临近空间飞行器承力和防热两方面的要求,设计一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构,采用地面高... 目的满足临近空间飞行器对结构/热防护系统质量指标的苛刻要求,研制兼具轻量化与高效防隔热/承载一体化的热防护结构及系统。方法根据临近空间飞行器承力和防热两方面的要求,设计一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构,采用地面高温环境试验,考查复合材料一体化热防护结构的抗烧蚀性能。建立一体化热防护结构的热响应和力学响应预报方法,以某飞行器机翼为研究对象,开展一体化热防护结构在机翼部位的应用研究,利用有限元方法进行热力耦合分析。结果一体化热防护结构高温热暴露后表面出现热解,但结构性能保持良好。结论设计的一体化热防护结构满足防热和承载两方面设计要求,是新一代飞行器的理想热防护方案。 展开更多
关键词 一体化热防护系统 防热 承载 力/热行为 高温试验
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耦合混合变量的空间机动飞行器多学科设计优化 被引量:5
6
作者 粟华 王京士 +3 位作者 龚春林 谷良贤 李波 张孝南 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1253-1262,共10页
针对复杂耦合下的空间机动飞行器(SMV)多学科设计优化(MDO)问题,开展了同时考虑连续-离散混合变量的MDO求解技术研究。考虑空间机动飞行器总体方案设计需求,建立了包括轨道分系统、电源分系统、结构分系统、推进分系统、GNC分系统... 针对复杂耦合下的空间机动飞行器(SMV)多学科设计优化(MDO)问题,开展了同时考虑连续-离散混合变量的MDO求解技术研究。考虑空间机动飞行器总体方案设计需求,建立了包括轨道分系统、电源分系统、结构分系统、推进分系统、GNC分系统等多个学科的空间机动飞行器MDO模型;提出了基于变量转化法的混合变量MDO求解策略,将连续-离散混合变量MDO问题转化为普通MDO问题进行优化求解。优化后的空间机动飞行器总质量相比于初始方案降低了18.1%,证明了本文方法的有效性。与将离散变量作为连续变量优化的直接方式对比分析表明,本文提出的基于变量转化法的混合变量MDO求解策略在求解效率和可靠性方面更优。 展开更多
关键词 空间机动飞行器 多学科设计优化 混合变量优化 多学科求解策略 变量转化法
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面向飞行器总体设计的UMDO技术综述 被引量:7
7
作者 赵民 刘百奇 粟华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期593-604,共12页
针对当前飞行器设计领域对总体设计过程中不确定性因素的精细化管理需求,对不确定性多学科设计优化(Uncertainty-based Multidisciplinary Design Optimization,UMDO)的研究现状和应用模式进行了综述和展望。首先综述UMDO的国内外发展现... 针对当前飞行器设计领域对总体设计过程中不确定性因素的精细化管理需求,对不确定性多学科设计优化(Uncertainty-based Multidisciplinary Design Optimization,UMDO)的研究现状和应用模式进行了综述和展望。首先综述UMDO的国内外发展现状,讨论开展UMDO研究和应用的必要性和紧迫性;从不确定性源建模、不确定性灵敏度分析、多学科不确定性分析、鲁棒性多学科优化设计4个方面梳理UMDO技术的发展体系,分析UMDO工程应用的研究现状,围绕飞行器总体设计过程提出适应各阶段设计需求的现代飞行器UMDO应用模式;最后,针对飞行器总体精细化设计能力的提升需求,分析了目前UMDO在工程应用过程中存在的问题,并探讨了UMDO的未来发展设想。 展开更多
关键词 不确定性 多学科设计优化 不确定性建模 不确定性分析 飞行器设计
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高超声速飞行器多物理场虚拟飞行建模方法研究
8
作者 粟华 施振兴 +2 位作者 丁轩鹤 张亚云 龚春林 《空天防御》 2024年第5期45-53,共9页
为了解决高超声速飞行器飞行试验成本高昂、风险较大、飞行性能评估困难等问题,提出多物理场虚拟飞行方法,通过建立高拟真度多物理场仿真模型替代飞行试验,实现快速、准确的飞行性能分析。本文考虑气动、结构、控制和弹道学科间的耦合效... 为了解决高超声速飞行器飞行试验成本高昂、风险较大、飞行性能评估困难等问题,提出多物理场虚拟飞行方法,通过建立高拟真度多物理场仿真模型替代飞行试验,实现快速、准确的飞行性能分析。本文考虑气动、结构、控制和弹道学科间的耦合效应,采用松耦合方法建立高超声速飞行器流固耦合模型并开展虚拟飞行仿真研究。采用活塞理论计算非定常气动力载荷、模态叠加法计算结构动响应;将时变的气动力载荷和结构振动变形整合到六自由度飞行动力学模型中,构建多物理场虚拟飞行仿真流程;以某三维高超声速飞行器为对象开展虚拟飞行仿真研究,分析结构动变形、非定常气动力动响应对其飞行弹道和控制系统的影响规律。研究结果表明,本文构建的虚拟飞行模型能够快速、准确地获得飞行过程中的动态特性、受控特性与载荷特性,可为高超声速飞行器的总体设计提供高效、低成本的飞行性能验证途径。 展开更多
关键词 高超声速 虚拟飞行 多物理场 气动弹性 非定常气动力
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一种基于飞行任务的临近空间短距滑翔飞行器弹道预示方法 被引量:6
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作者 王开园 许志 +1 位作者 唐硕 万佳庆 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期50-60,共11页
针对临近空间短距滑翔飞行器机动模式多变、弹道参数变化剧烈等特点,本文设计了一种基于变结构交互式多模型滤波的轨迹预测方法。该方法基于飞行任务结合自适应网格构建时变的机动模型集,解决机动模式多变的问题。通过引入渐消因子、修... 针对临近空间短距滑翔飞行器机动模式多变、弹道参数变化剧烈等特点,本文设计了一种基于变结构交互式多模型滤波的轨迹预测方法。该方法基于飞行任务结合自适应网格构建时变的机动模型集,解决机动模式多变的问题。通过引入渐消因子、修正Markov概率转移矩阵,提出一种变结构交互式多模型方法辨识机动模型特征参数。最后通过更新机动模型中的控制参量,实现数值积分条件下的轨迹预测。仿真结果表明,该方法对典型机动模式下的短距滑翔飞行器,具有高精度和强鲁棒的轨迹跟踪能力并且在轨迹预示过程中具有较强的收敛性,因此具有一定的理论意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 短距滑翔飞行器 飞行任务剖面 自适应网格 交互式多模型 轨迹预测
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超声速/高超声速飞行器气动力快速估算平台设计及应用 被引量:4
10
作者 程锋 唐硕 张栋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1076-1084,共9页
超声速/高超声速飞行器气动力快速估算是飞行器初步设计阶段性能评估及设计优化的关键技术之一,气动力快速估算要求达到计算精度和计算速度的平衡。基于机理性的理论和工程模型建立了超声速/高超声速飞行器气动力快速估算平台。使用流... 超声速/高超声速飞行器气动力快速估算是飞行器初步设计阶段性能评估及设计优化的关键技术之一,气动力快速估算要求达到计算精度和计算速度的平衡。基于机理性的理论和工程模型建立了超声速/高超声速飞行器气动力快速估算平台。使用流线追踪方法和面元法来计算飞行器表面任意点的流动速度矢量,并调用算法数据库计算飞行器所承受的压力和摩擦力。结果表明,快速估算平台和CFD以及实验数据有较好的吻合性,基于流线的计算方法有很好的迎角适应性,算法模型符合快速估算的要求。相比于CFD,快速估算平台有更快的计算速度;相比于实验,快速估算平台有更大的适用范围。通过简单的飞行动力学仿真,验证了快速估算平台和弹道计算平台的协同仿真能力。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 气动力 快速估算 软件平台 流线追踪 协同仿真
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多智能体仿射编队机动控制的有向交互拓扑优化设计
11
作者 马苏慧 张栋 +2 位作者 王孟阳 王庭晖 刘送丹 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1367-1376,共10页
研究了多智能体仿射编队机动控制的有向交互拓扑优化设计问题。考虑信息交互成本、信息传播能耗等优化指标,建立了包含拓扑结构构造和权重配置的仿射编队机动有向拓扑优化模型;针对仿射编队机动拓扑结构构造,提出了有向k根图的检测方法... 研究了多智能体仿射编队机动控制的有向交互拓扑优化设计问题。考虑信息交互成本、信息传播能耗等优化指标,建立了包含拓扑结构构造和权重配置的仿射编队机动有向拓扑优化模型;针对仿射编队机动拓扑结构构造,提出了有向k根图的检测方法,实现了有向信息交互拓扑的d+1根约束求解,并设计了一种改进NSGA-II的拓扑结构构造优化算法,以二维空间中7个智能体的编队为例进行仿真验证,结果表明:改进NSGA-II的拓扑结构构造优化算法具有更好的优化效果,能够有效地为仿射编队机动控制提供多种可行的有向交互拓扑,并且所生成的交互拓扑能够满足有向d+1根图的要求。 展开更多
关键词 多智能体系统 仿射变换 编队控制 交互拓扑设计 有向图 多目标优化
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多高超声速飞行器静态协同再入制导方法 被引量:16
12
作者 乔浩 李师尧 李新国 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期541-552,共12页
为实现多高超声速飞行器的协同再入,提出一种基于参考轨迹的静态协同再入制导方法。首先以实际轨迹长度代替大圆弧假设,研究了实际轨迹长度与总飞行时间的对应关系,提出采用公共轨迹长度作为协调变量的思路;然后设计了一种双层协同框架... 为实现多高超声速飞行器的协同再入,提出一种基于参考轨迹的静态协同再入制导方法。首先以实际轨迹长度代替大圆弧假设,研究了实际轨迹长度与总飞行时间的对应关系,提出采用公共轨迹长度作为协调变量的思路;然后设计了一种双层协同框架,其中协调层将轨迹长度作为协调参数进行协调匹配,执行层依据分配的协调参数完成再入飞行;最后针对协同再入的时间一致性要求,提出一种新的协同逻辑转换策略,将终端时间的一致性问题转化为到达截止时间的状态收敛问题。该方法在能量域内进行公共参考轨迹设计,之后通过时域信息提取在时域内完成公共参考轨迹跟踪,最终实现多成员的协同再入。分别在标称状态与模拟扰动环境对所提方法进行了数值仿真,结果表明,所提方法能够简明实现多飞行器的再入协同制导,具有较好的应用潜力。 展开更多
关键词 协同再入 静态协同 轨迹长度 双层协同框架 动态航向校准
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空射弹道式高超声速导弹多学科优化设计研究 被引量:1
13
作者 张力聪 朱亮聪 +2 位作者 舒忠平 欧岳峰 粟华 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2020年第3期8-14,共7页
空射弹道式高超声速导弹是目前最接近实用的高超声速飞行器,为研究该导弹的性能采用多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术,对该导弹设计中所涉及的学科进行集成,构建了该导弹的MDO框架,并基于此框架对导弹开... 空射弹道式高超声速导弹是目前最接近实用的高超声速飞行器,为研究该导弹的性能采用多学科优化设计(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)技术,对该导弹设计中所涉及的学科进行集成,构建了该导弹的MDO框架,并基于此框架对导弹开展优化设计。优化结果显示了该导弹的潜在性能,同时为该导弹的改进和发展提供了依据。 展开更多
关键词 空射弹道导弹 高超声速飞行器 多学科设计优化
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宽包线吸气式高超声速飞行器外形优化研究
14
作者 王健磊 牟桓 +2 位作者 魏震 王强 龚春林 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-11,I0001,共12页
针对吸气式宽包线高超声速飞行器的气动优化问题,基于任务要求建立了基于多点权重分配的气动外形优化模型,并采用“CFD+准一维流”方法开展了气动性能分析。为兼顾气动外形优化的效率与精度,通过改进现有的并行加点策略,发展了一套基于... 针对吸气式宽包线高超声速飞行器的气动优化问题,基于任务要求建立了基于多点权重分配的气动外形优化模型,并采用“CFD+准一维流”方法开展了气动性能分析。为兼顾气动外形优化的效率与精度,通过改进现有的并行加点策略,发展了一套基于代理模型与梯度算法的分层优化框架,并采用函数算例对改进后的加点策略进行了验证。对吸气式高超声速飞行器的气动外形进行了分层优化,在满足各学科约束的情况下使飞行器在各个优化评估点处的气动性能均有所提升。 展开更多
关键词 高超声速飞行器 气动优化 分层优化 自适应代理模型 伴随梯度算法
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考虑未知约束空间的空地导弹最优弹道预测方法
15
作者 刘淇 粟华 +1 位作者 刘松语 龚春林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1290-1300,共11页
现代作战任务更加复杂多变,空地导弹的发射条件、作战环境以及目标特征愈加复杂。传统导弹设计依赖于少量离线典型弹道,无法满足现代战争任务的多样化需求,且在线弹道规划无法满足任务快速性,因此迫切需要发展兼顾准确性和快速性的最优... 现代作战任务更加复杂多变,空地导弹的发射条件、作战环境以及目标特征愈加复杂。传统导弹设计依赖于少量离线典型弹道,无法满足现代战争任务的多样化需求,且在线弹道规划无法满足任务快速性,因此迫切需要发展兼顾准确性和快速性的最优弹道生成方法。针对这一问题,提出了一种考虑未知约束空间的空地导弹最优弹道预测方法。构建空地导弹最优弹道预测问题,根据未知约束空间先验未知的特点改进了拉丁超立方采样方法和蒙特卡洛打靶法,提出了基于动态Kriging模型的最优弹道预测流程,针对某空地导弹开展了模型预测准确性与快速性的验证。结果表明:提出方法所预测的中末制导交接点平均弹道倾角误差在0.5°以内,预测时间仅需0.15 s。 展开更多
关键词 弹道预测 未知约束 动态Kriging模型 U学习函数 SLE-CLHS算法
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一种带航迹角约束的临近空间目标拦截中制导算法 被引量:7
16
作者 许志 史伟 唐硕 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1175-1183,共9页
针对采用双脉冲发动机的防空导弹拦截临近空间高速目标的多约束中制导问题,设计了一种基于逆轨拦截且满足过载收敛的预测-校正制导方法。该算法在基于由最优控制理论推导的满足终端位置、速度约束的ZEM-ZEV算法基础上,以具有航迹角约束... 针对采用双脉冲发动机的防空导弹拦截临近空间高速目标的多约束中制导问题,设计了一种基于逆轨拦截且满足过载收敛的预测-校正制导方法。该算法在基于由最优控制理论推导的满足终端位置、速度约束的ZEM-ZEV算法基础上,以具有航迹角约束的零控拦截流形作为交班条件,采用数值预测方法对剩余飞行时间进行高精度求解,通过在线动态生成初-中制导交班的速度方向和II脉冲发动机的开机时刻来降低中制导段需用过载。蒙特卡洛打靶仿真结果表明本文所提出的中制导算法能够满足带航迹角约束的零控拦截条件,对模型的参数偏差和不确定性具有强鲁棒性,具备重要的理论意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 临近空间目标拦截 多约束中制导 零控拦截流形 剩余时间估计 脉冲开机时刻
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运载火箭尾段防热/承载一体化热防护系统设计及性能分析 被引量:12
17
作者 时圣波 王韧之 +2 位作者 严立 孙培杰 唐硕 《上海航天(中英文)》 CSCD 2020年第4期64-73,共10页
先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材... 先进热防护技术是可重复使用运载火箭研制的关键技术之一,具有高结构效率的防热/承载一体化热防护系统是运载火箭极具潜力的备选热防护方案。本文系统地总结了可重复使用运载火箭尾舱段防热和承载两方面的设计要求,设计了一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护系统。开展了运载火箭尾段一体化热防护系统设计,进行了代表性单胞结构的高温环境地面试验,揭示了复合材料一体化热防护系统的防隔热机理。同时施加力学和热流载荷,利用有限元方法对运载火箭尾段进行了热力耦合分析,获得了尾段结构的温度场、应变场和应力场。结果表明:在典型载荷工况下一体化热防护系统内壁温度保持在89.2℃以下,内部最大应力不超过9.53 MPa,安全系数达到1.89。 展开更多
关键词 可重复使用运载火箭 热防护系统 防热/承载一体化 热力耦合分析 高温环境试验
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考虑时间约束的纵侧向综合调控再入滑翔轨迹快速规划
18
作者 南汶江 闫循良 +1 位作者 杨宇轩 王培臣 《兵工学报》 北大核心 2025年第3期66-78,共13页
针对飞行时间约束下再入滑翔飞行器轨迹规划问题,提出一种基于阻力加速度剖面解析预测校正和倾侧反转点迭代的纵侧向综合调控再入轨迹快速规划方法。该方法将再入轨迹规划问题分为纵向规划与侧向规划。在纵向规划部分,设计与飞行时间一... 针对飞行时间约束下再入滑翔飞行器轨迹规划问题,提出一种基于阻力加速度剖面解析预测校正和倾侧反转点迭代的纵侧向综合调控再入轨迹快速规划方法。该方法将再入轨迹规划问题分为纵向规划与侧向规划。在纵向规划部分,设计与飞行时间一一对应的单参数阻力加速度剖面,并基于时间解析预测对剖面参数进行校正,完成参考剖面设计,同时满足终端高度、速度和飞行时间约束。在侧向规划部分,分析轨迹长度和终端位置调控机理,设计基于双倾侧反转点迭代的侧向规划方法,在满足终端位置约束的同时,通过调整轨迹长度,进而实现飞行时间的有效控制。在此基础上,引入基于时间误差的轨迹迭代修正策略,完成时间可控高精度3自由度再入轨迹生成。最终,以CAV-H再入滑翔为例进行仿真,验证了新方法的有效性、快速性及适应性;与现有时间可控再入轨迹规划方法相比,新方法在计算效率与精度相当情况下,可综合发挥纵侧向的时间调控能力,具有较大的时间可调范围和较少的倾侧反转次数,亦可对时间可调范围与可达域边界进行快速预示。 展开更多
关键词 再入轨迹规划 时间约束 纵侧向综合调控 剖面解析预测校正 时空边界快速预示
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月面应急直接上升交会轨迹快速规划方法
19
作者 班焕恒 周聪 闫晓东 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第4期1352-1366,共15页
当月面探测器出现某些突发状况而需要返回环月轨道器或地球时,上升器需具备自主规划出合适的应急上升交会轨迹的能力。以上升交会时间最短为目标函数,基于序列二阶锥规划方法,建立直接上升交会轨迹优化模型,并构建求解直接上升交会轨迹... 当月面探测器出现某些突发状况而需要返回环月轨道器或地球时,上升器需具备自主规划出合适的应急上升交会轨迹的能力。以上升交会时间最短为目标函数,基于序列二阶锥规划方法,建立直接上升交会轨迹优化模型,并构建求解直接上升交会轨迹优化问题的凸优化算法。为提高计算效率,对内点法进行定制化改进,主要改进有:线性方程组求解过程定制化改进;内点法热启动;二阶锥规划子问题求解精度动态调整。仿真结果表明:所提月面应急上升交会轨迹优化方法可实现上升器的快速上升交会。与采用通用内点法求解器的传统序列二阶锥规划方法相比,在求解精度不变的情况下,所提的序列二阶锥规划问题求解加速方法可达到9.5倍左右的加速比。综合运用所提方法,有望实现月面上升器的自主在线轨迹规划。 展开更多
关键词 月面应急上升交会 序列二阶锥规划方法 内点法定制化 内点法热启动 在线轨迹规划
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深空合作目标高概率捕获复合扫描策略研究 被引量:4
20
作者 扈航 刘磊 +1 位作者 李聪 曹桂兴 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期58-66,共9页
针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在... 针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在子区域间按照光栅螺旋扫描顺序覆盖,通过伺服转台实现子区域间的跳转。然后在考虑光轴抖动的情况下基于遗传算法对子区域大小、扫描光斑重叠大小进行了优化,得到了参数优化后的扫描方案,并通过仿真进行了验证。1 000次蒙特卡洛打靶结果表明,在目标位置不确定区域3.6 mrad、激光束散角0.1 mrad、光轴抖动标准差5μrad的情况下,优化后的扫描方案对目标的捕获概率为99.2%,对不确定区域的扫描时间为41.34 s,扫描到目标的平均扫描时间为9.62 s。 展开更多
关键词 深空探测 激光通信 光轴抖动 复合扫描 高概率捕获 遗传算法
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