胡海龙, 南英

(南京航空航天大学 航天学院, 江苏 南京 210016)

气动特性对航天器再入终迹圈的影响研究

胡海龙, 南英

(南京航空航天大学 航天学院, 江苏 南京 210016)

研究了航天器气动特性对其再入飞行的影响,以航天器再入终迹圈范围作为再入飞行能力的特征来预测其最大航程。基于遗传算法的再入飞行轨迹优化,提出了航天器再入终迹圈的数值算法;通过对再入飞行轨迹的数值仿真,得到不同最大升阻比条件下航天器再入终迹圈仿真结果。对再入终迹圈数值结果进行拟合分析,得到最大升阻比与航天器再入飞行最大航程的数值关系,实现了航天器再入航程的预测。

再入航天器; 遗传算法; 再入终迹圈; 升阻比; 数值仿真

0 引言

航天器完成太空任务后从一定轨道高度再入飞行至地面,在过载、气动加热率和航天器结构要求的约束下,优化性能指标，计算出航天器最优再入轨迹[1-6]。满足约束的最优再入轨迹在地球表面上着陆点所组成的闭合轮廓曲线,即航天器再入终迹圈(国内有文献称为覆盖区)[7-9]。

国外学者对航天器再入轨迹优化算法[1-6]、再入终迹圈[7-9]、再入制导律[10]等进行了深入的研究,并且在航天领域得到了实际的应用[11-12]。国内学者将遗传算法应用于航天器轨迹优化并对其应用进行了分析和探讨[13-14]。航天器轨迹优化的传统算法主要有基于最优控制理论的间接法[4-5]和采用非线性规划方法的直接法,但无论是直接法还是间接法,由于均采用传统的寻优方法,对初值十分敏感,优化结果的好坏在很大程度上取决于某些优化变量的初始猜测值,因而不便于工程应用。……