初始轨道高度对气动力辅助异面变轨的影响

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1、第36卷第1期航天返回与遥感2015年2月SPACECRAFTRECOVERY&REMOTESENSING1初始轨道高度对气动力辅助异面变轨的影响和宇硕侯砚泽左光张柏楠（北京空间技术研制试验中心，北京100094）摘要气动力辅助变轨技术可以有效利用大气资源，借助气动力作用减少推进剂消耗，有可能成为未来有大气行星进入/再入飞行的重要手段之一。文章针对改变轨道平面的变轨过程，进行气动力辅助异面变轨分析，探讨了初始轨道高度对气动力辅助异面变轨性能的影响。计算气动力辅助变轨特征速度，并与冲量变轨所需消耗能量进行比较。研究结果表明

2、：气动力辅助异面变轨推进剂消耗量与升阻比呈非线性变化，当升阻比大于某一数值时，气动力辅助异面变轨在一定初始轨道高度区间内能够节省推进剂。文章的研究成果可为有翼再入航天器的研制提供依据，为气动力辅助变轨的工程应用提供技术参考。关键词气动力辅助异面变轨初始轨道高度影响升阻比特征速度再入航天器中图分类号:V211文献标志码:A文章编号:1009-8518(2015)01-0001-08DOI:10.3969/j.issn.1009-8518.2015.01.001EffectofInitialOrbitHeightonAero

3、assistedOrbitalPlaneChangeHEYushuoHOUYanzeZUOGuangZHANGBainan（InstituteofMannedSpaceSystemEngineering,ChinaAcademyofSpaceTechnology,Beijing100094,China）AbstractAeroassistedorbittransfertechnologycanmakefulluseofatmosphere,sothatpropellantconsumptioncanbereduceddu

4、etoaerodynamicforces.Itmaybecomeoneofthemostimportantmannersthatfutureentry/reentryflighttoaplanetwithatmosphere.Weconductanalysisofaeroassistedorbitalplanechange.Theinfluenceofinitialorbitheightonaeroassistedorbitalplanechangeisstudied.Characteristicvelocityofae

5、roassistedorbitchangeiscalculated,andthenthepropellantconsumptioniscomparedwiththatofimpulsemaneuver.Theresultshowsthatfuelconsumptionofaeroassistedorbitalplanechangeshowsnonlinearchangewithlift-to-dragratio.Whenlift-to-dragratioislargerthanacertainnumber,fuelcon

6、sumptionofaeroassistedorbitalplanechangecanbereducediftheinitialheightisinacertainrange.Theconclusionofthearticlecanproviderationalesandreferencefordevelopmentofwingedreentryvehicle.Keywordsaeroassistedorbitalplanechange;influenceofinitialorbitheight;lift-to-drag

7、ratio;charac-teristicvelocity;reentry;spacecraft0引言随着航天技术发展和深空有大气行星探测活动的增加，气动力辅助变轨技术逐渐成为航天研究的热[1]点之一。气动力辅助变轨技术概念是HowardLondon于1961年在航空协会第29届年会上首次提出的，[2-3]其核心思想是利用航天器受到的气动力，结合推力器的推力，提升航天器运行轨道改变或转移的效率。[4]气动力辅助变轨概念提出后，已经在星际探测任务方面得到了应用。1997年，用于“火星全球探勘者号”（Marsglobalsu

8、rveyor,MGS）的气动力辅助变轨正式成为探测任务的组成部分，火星轨道定位形成收稿日期：2014-06-162航天返回与遥感2015年第36卷一个高偏心椭圆轨道，经过850次大气路径的重复机动，形成一个近圆形火星探测轨道；随后陆续应用到2001年“火星奥德赛”（Odyssey）和2005年“火星勘测轨道器”（Ma