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《快速设计月球卫星转移轨道的一种代数法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、国 防 科 技 大 学 学 报第22卷第2期 JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.22No.22000文章编号:1001-2486(2000)02-0001-06X快速设计月球卫星转移轨道的一种代数法曾国强,任 萱,郗晓宁(国防科技大学航天与材料工程学院 湖南长沙 410073) 摘 要:提出了一种将圆锥曲线拼接法与历表相结合,快速设计月球卫星地月转移轨道的方法。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,可用于月球卫星转移轨道的初步设计。将初步设计获得的参数作为精确设计的初值,能大大缩短精确轨道设
2、计参数的时间。 关键词:月球卫星;轨道设计;地月转移轨道;圆锥曲线拼接法;历表 中图分类号:V412.4文献标识码:AAnAlgebraicMethodforFastDesignofLunarSatelliteTransferTrajectoryZENGGuo-qiang,RENXuan,XIXiao-ning(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenceTechnology,Changsha410073China)Abstract:Afastdesignmethodforthelunarsatellit
3、etransfertrajectoryispresentedbycombiningpatched-conictechniqueandephemeris.Thismethodisapurealgebraicmethodthatdoesntneedtrajectoryintegral.Ithasthecharacteristicsofrapidityandhighaccuracy,andcanbeusedforpreliminarydesignofthelunarsatellitetransfertrajectory.Thetimeforprecisetrajectorydesignwillb
4、ereducedgreatlywhenparametersgottenfrompreliminarydesignisusedastheinitialvalueofprecisedesign.Keywords:lunarsatellite;trajectorydesign;earth-moontransfertrajectory;patched-conictechnique;ephemeris一条用于实际工程的月球卫星轨道,对轨道计算的精度要求非常高,对各种影响力都要进行精密的分析,否则差之毫厘失之千里。此外由于月球卫星轨道的设计需要解两点边值问题,设计一条轨道需要反复迭代搜索。因此月球探测
5、器轨道的设计工作,不但面对一个复杂的数学模型,而且涉及到非常耗时的计算。为了使轨道设计工作达到事半功倍的效果,在设计用于工程实际的轨道之前,通常需要进行轨道的初步设计,抓住影响轨道特性的主要因素,进行初步分析、计算与设计。这对实际轨道的设计有重要的指导作用。本文采用圆锥曲线拼接法与历表相结合的方法,进行月球卫星转移轨道的初步设计,利用该方法可将二点边值问题化简为二次代数方程的求解问题,从而实现月球卫星转移轨道的快速设计。另外,初步设计得到的运动参数的值又可作为精确轨道计算时求解两点边值问题的迭代初值,以减少迭代次数,节约机时。1 月球卫星轨道初步设计数学模型1.1 简化假设在进行初步分析时
6、,采用圆锥曲线拼接法来研究问题。该方法对问题进行了简化以突出其本[1][2][3][4]质。其基本假设有:近似认为地球和月球绕其公共质心作圆周运动,地球—月球—探测器的运动为圆形限制三体问题;当卫星在月球影响球之外时,认为只受地球中心引力的作用,其轨迹为地心圆锥曲线;当卫星在月球影响球之内时,认为只受月球中心引力的作用,其轨迹为月心圆锥曲线;在月球影响球边界,将两条圆锥曲线拼接成完整的运动轨迹;忽略太阳引力、地月摄动、光压摄动等次要因素的影响。在双二体问题的假设下,采用圆锥曲线拼接法可将满足技术要求的二点边值问题化简为二次代数X收稿日期:1999-09-20基金项目:国家863计划资助项目
7、(863-2-5-3-11a)作者简介:曾国强(1973-),男,国防科技大学博士生。2国防科技大学学报2000年第2期方程的求解问题,通过简单计算,可求出月球卫星轨道的初始值。这一方法可为考虑摄动的数值积分解法提供初值,并为探月轨道的特性提供了一个简要的说明。图1 地月转移轨道示意图Fig.1Sketchofearth-moontransfertrajectory从地面发射月球卫星转移轨道的大致情况如图1所示。首先,从
