乔浩, 李新国

(西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072)



可重复使用运载器连续推力轨迹回转机动方法研究

乔浩, 李新国

(西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072)

针对可重复使用运载器(RLV)原场返回过程中所面临的轨迹回转问题,提出了一种在亚轨道高度进行姿态调整并使飞行轨迹回转、指向发射场方向的机动方法。在RLV与上面级分离之后,利用RLV自身推力抵消背离发射场速度,最终使RLV飞行方向指向发射场并进入再入返回阶段。采用连续推力方案,利用最优控制理论推导得出满足轨迹回转终端要求的机动指令。仿真结果表明,该方法能够实现RLV与上面级分离后轨迹迅速回转,可为之后的返回原发射场提供保障。

可重复使用运载器; 原场返回; 轨迹回转

0　引言

可重复使用是未来航天运载器的一大特征,在节约成本等方面具有传统一次性运载器无可比拟的优势。可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle,RLV)作为这类运载器的代表,一般采用垂直发射、水平着陆的方式[1-2]。根据返回时对应着陆场的位置,可分为沿发射方向异场返回和轨迹回转(Return to Launch Site,RTLS)两大类。前者指RLV与上面级载荷分离之后,不改变飞行方向,经过分离后上升段、再入段对准着陆场并水平着陆;后者指RLV与上面级分离后,经过一系列机动实现速度反向,之后再入返回原发射场。

现有再入研究一般集中在前一种返回方式,此时RLV飞行较为平稳,无大机动转向,再入返回过程相关技术亦较为成熟。但该方法要求沿航向设置着陆场,大大增加了系统规模,增加了人力、物力的投入,与降低成本的目的相悖。……