基于三体模型转移轨道设计的研究

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1、国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号:536.08密级：公开工程硕士学位论文基于三体模型的转移轨道设计研究硕士研究生：樊炜导师：关英姿教授申请学位：工程硕士学科、专业：飞行器设计所在单位：航天学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK311U.D.C.:536.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTRANSFERTRAJECTORYDESIGNBASEDONTHREE-BODYMODELC

2、andidate：FanWeiSupervisor：Prof.GuanYingziAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpacecraftDesignAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在各国都大力发展航天事业的今天，深空探测已成为科学界共同

3、关注的热门话题。要开展深空探测，研究人员必须将空间转移轨道的设计放在一个相当重要的位置来重点考察研究。圆型限制性三体问题模型在转移轨道设计中的价值正日益体现出来并受到重视，本文以此为背景，主要研究平动点周期轨道和基于三体问题的空间转移轨道设计。首先，建立了圆型限制性三体问题模型，通过求解运动学方程，给出了三体问题的五个平动点，并介绍了雅可比积分，零速度面，状态转移矩阵等基本概念。然后，探讨了平动点的稳定性，对平动点附近的相空间结构作了分析，随后还着重研究了共线平动点附近的周期轨道的性质与计算方法，给出了Richardson三阶近似解

4、析解和周期轨道迭代算法，以近似解为初值进行微分修正得到精确的Halo轨道初始条件，再积分得到封闭完整的Halo轨道，并给出了使用MATLAB软件得出的仿真结果。进而，研究了不变流形理论，分析了与周期轨道相连的稳定流形与不稳定流形的结构，并研究了通过Halo轨道的单值矩阵来计算和分析Halo轨道的不变流形的方法。随后研究了基于三体模型的转移轨道设计，给出了转移轨道设计方案，并与传统方案进行了分析比较。关键词：深空探测；三体问题；平动点；Halo轨道；不变流形-.I.-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTodaymorean

5、dmorecountriesarevigorouslydevelopingaerospaceindustry,sothescientificcommunityhavefocustheireyesonthespaceexploration.Designingofthespatialtransfertrajectoryisakeytechnologyinthespaceexplorationandaresearchareawhichneedtobedevelopedasthefirstpriorityandwithmuchefforts

6、.Peoplearepayingmoreandmoreattentiontothevalueofthethree-bodylibrationpointsinthedesignofthetransfertrajectory.Inthisthesis,thedesignmethodofthelibrationperiodicorbitsandthetransfertrajectorybasedonthelibrationpointsorbitaldynamics.Firstly,thedynamicalmodelofCircularRe

7、strictedThree-BodyProblem(CRTBP)isestablished.FiveLagrangelibrationpointsareobtainedandseveralimportantconceptssuchasJacobiintegral,zero-velocitysurfaceandstatetransitionmatrixareintroducedbyanalyzingthedynamicalequations.Then,stabilityanalysisofthelibrationpointsandth

8、estudyofthestructureofthephasespacenearthelibrationpointsisconducted.Mucheffortsarespentonthestudiesofthecharacterist