月地返回轨道参数的初步分析

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1、2011年第5期导弹与航天运载技术No．52011总第315期MISSILESANDSPACEVEttlCI。ESSumNo．315文章编号：1004-7182(2011)05．0001-05月地返回轨道参数的初步分析刘银，茹家欣，朱永贵，容易(北京宇航系统工程研究所，北京，100076)摘要：对月球探测器的返回轨道进行建模与参数分析。基于双二体假设，在三维空间中建立返回轨道的数学模型；根据模型计算给出初步设计轨道的算例，并以此结果为初值，在已有高精度动力学模型下搜索计算，较快地得到了精确轨道参数；通过两条轨道参数的

2、对比，证明文中初步设计解析方法的正确性：通过对模型进行仿真计算，得到落区位置等因素对近月点机动增速的重要影响．关键词：返回轨道：参数分析；初步设计；仿真计算中图分类号：V412．4+1文献标识码：APreliminaryAnalysisofCislunarTrajectoryParametersLiuyin，RuJiaxin，ZhuYonggui，Rongyi(BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Bering．100076)Abstract：Mathem

3、aticalmodelandparameteranalysisofcisluanrtrajectory铷festudied．AccordingtothedoubletWO·bodyassumption。mathematicalmodelofcislunartrajectoryisestablishedin3Dspaceandpreliminarytrajectoryparametersarecalculated．Andthenthistrajectoryparametersareinputintoexistinghi

4、gh—precisiondynamicsmodelandprecisetrajectoryparametersaleobtained．Thecomparisonsofthesetwotrajectoryparametersprovethecorrectivenessofthisanalyticalmethod．Finally,someimportanteffectsofthefactorssuchasimpacta代强sonperilunemaneuveringspeed玳concludedfromsimulatio

5、ncomputationKeyWords：Cislunartrajectory；Parameteranalysis；Preliminarydesign；SimulationcomputationO引言目前，对于地球到月球之间的奔月轨道的设计已经渐趋成熟，但对于返回轨道的设计工作做的相对较少。返回轨道的设计工作是探月工程三期的重要环节。由月球到地球的返回轨道并不完全是地月转移轨道的逆过程，其初值选取、模型建立和约束条件都有很大不同。本文基于双二体假设建立了三维空间中的返回轨道数学模型，给出了一个普通条件下的返回轨道算例

6、，并与精确设计下的轨道进行比对，证明此模型较为合理，与真实情况相近，可以为返回轨道设计工作提供初步指导，并为轨道的精确设计提供精度较高的设计初值，缩短设计时间。在此模型基础上对重要的轨道参数进行了初步分析，得到了落区位置、返回速度方位角和环月轨道高度对近月点机动增速的影响。1返回轨道数学模型假设月球在唰轨道上围地球公转。当探测器在月球影响球之外时，只受地球中心引力的作用，其轨迹为地心圆锥曲线：当探测器在月球影响球之内时，只受月球中心引力的作用，其轨迹为月心圆锥曲线；当探测器轨道在月球影响球的边界点，将两条圆锥曲线拼接

7、成完整的运动轨迹，即将相对于月心的位置和速度换算为相对于地心的位置和速度。此交点称为拼接点(又称飞出月球影响球的出口点)。本文的讨论基于该假设，即探测器已经进入某高度的环月轨道。到某点加速起飞，飞离月球，经过月心段轨道和地心段轨道，直接再入大气，最终到达地球上指定的地面着陆点。1．1月球影响球出口点位置出口点设为B点。通过近月点(设为C点)历元时间(日期瓦．Y，北京时间tc)时，设近月点月心距为，c，近月点速度为％L，环月轨道倾角为；‘，近月点幅角为婢，升交点月面经度为Q。。月球在J2000．0地心赤道坐标系的坐标(

8、Xt。Y。，z。)、收稿U期I2011-01．13作者简介t刘银(1986．)．男。硕士研究生，主要研究方向为航天运载器弹道设计2导弹与航天运载技术2011年速度(亿，％扎)和天平动数据(地月赤道面夹角^L，月球赤道与地球J2000．0平赤道升交点赤经A．和月球本初子午面自此升交点转过的角度反)根据由历元时间换算的儒略日JD利用JPL星历内插计