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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种给定远火点的气动捕获进入条件空间搜索方法，涉及航空航天技术领域，针对现有技术中无法准确反映进入条件的边界，导致轨道捕获成功率低的问题，本申请给出一种针对给定目标轨道高度的气动捕获任务的进入条件空间搜索方法，基于轨迹优化问题求解了不同进入速度条件在控制量倾侧角可变情况下的进入航迹角范围，通过可调节的控制量和直接的优化指标保证了所求取航迹角边界的完整性和正确性。在进入条件空间搜索中，通过取值向两侧延伸的方式搜索问题的求解边界进而确定了进入速度的边界，从进入速度和进入航迹角两方面更全面地反映了针对特定任务的进入条件空间可行域，进而可以准确反映进入条件的边界，提升了轨道捕获的成功率。

主权项：1.一种给定远火点的气动捕获进入条件空间搜索方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：获取大气层高度Rair以及目标圆轨道高度步骤二：获取描述气动捕获过程中大气层内飞行部分的动力学模型；步骤三：基于步骤二中的动力学模型，对飞行过程中各参量建立约束；步骤四：基于步骤三建立的约束，设置气动捕获速度V1，并设置初始条件，即令r0＝Rair、V0＝V1、γ0∈[-π2,π2]，之后设置终端条件，即令rf＝Rair，之后设置终端约束为飞行器出口时形成椭圆轨道，即轨道能量ε小于零，且形成的椭圆轨道的远拱点高度ha等于目标圆轨道高度即之后利用动力学模型建立以最小化入口航迹角为优化指标的轨迹规划问题，并记录所得入口航迹角为γmin1，其中，r0为入口高度，rf为出口高度，γ0为入口航迹角，V0为目标轨道的入口速度；步骤五：设置气动捕获速度V1，并设置初始条件，即令r0＝Rair、V0＝V1、γ0∈[-π2,π2]，之后设置终端条件，即令rf＝Rair，之后设置终端约束为飞行器出口时形成椭圆轨道，且形成的椭圆轨道的远拱点高度ha等于目标圆轨道高度即之后利用动力学模型建立以最大化入口航迹角为优化指标的轨迹规划问题，并记录所得入口航迹角为γmax1，并根据γmin1和γmax1，得到此时入口航迹角宽度Δγ1；步骤六：设定速度步长Δv0，并根据Δv0和V1得到V2，即V2＝V1-Δv0，之后令入口速度V0＝V2，重复步骤四和步骤五，得到入口航迹角边界γmin2、γmax2，以及入口航迹角宽度Δγ2；步骤七：根据Δv0和V2得到V3，即V3＝V2-Δv0，之后令入口速度V0＝V3，重复步骤四和步骤五，得到入口航迹角边界γmin3、γmax3，以及入口航迹角宽度Δγ3；步骤八：利用Δγ1、Δγ2以及Δγ3之间的变化选取新的步长Δv1，并令Δv0＝Δv1，重复步骤六和步骤七；步骤九：重复步骤八，不断更新速度步长，直到所得入口航迹角宽度为0或问题不存在可行解，此时的入口速度则为该目标轨道下的最小进入速度Vmin；步骤十：令V2＝V1+Δv0、V3＝V2+Δv0，重复步骤四至步骤九，进而得到该目标轨道下的最大进入速度Vmax；步骤十一：计算Vmin至Vmax之间，每一进入速度所对应的入口航迹角宽度，所有入口航迹角宽度构成的入口航迹角区间，即为目标轨道下的进入条件；步骤十二：在步骤四和步骤五的轨迹规划问题中引入过载约束n和热流约束重复步骤四至步骤十一，得到目标轨道的气动捕获进入条件可行域区间，其中，nmax和为约束限制。

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百度查询： 哈尔滨工业大学 一种给定远火点的气动捕获进入条件空间搜索方法