深空探测任务小推力转移轨道设计与优化方法研究

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小推力推进系统已成为21世纪深空探测领域的一种关键技术,其具有比冲高、质量低、控制精度高等优点,能大大减少探测任务尤其是较远行星探测任务的燃料消耗,是未来深空探测转移轨道主流发展方向之一,目前多个国家及航天航空机构已经利用小推力推进系统完成了多次深空探测任务。本文根据深空探测转移轨道设计的特点,在小推力转移轨道初始设计与优化方法两方面进行深入的研究。
　　首先,对转移轨道设计研究需要的一些基础理论进行简单介绍,包括天体星历数据的获得,小推力转移轨道设计的极坐标下的动力学模型,小推力推进器模型,和主要的摄动模型等,为后续的轨道工作奠定理论基础。
　　其次,对小推力转移轨道的初始设计方法进行深入研究。首先介绍了FFS近似理论的轨道设计原理,并基于FFS近似理论,以火星交会探测任务为例,设计小推力转移轨道,并与已有的Shape-Based理论轨道设计数据对比,为后面进一步的转移轨道优化工作提供初始轨道参数。
　　然后,对间接打靶法和进化神经网络控制优化算法深入研究,加深对小推力转移轨道的优化方法的研究。并基于两种优化算法对初始设计得到的转移轨道进行进一步的优化,通过结果的分析,评价此种优化算法的优缺点。
　　最后,基于本文所研究的方法,对水星的探测任务转移轨道进行初始轨道设计,在初始设计的基础上进行优化分析,设计出可行的探测任务轨道,给出探测转移轨道的最佳方案。

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作者
郭彦余;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科航天工程
授予学位硕士
导师姓名张泽旭;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类人工神经网络与计算;
关键词
深空探测; 小推力转移轨道; 设计方案; 优化方法;

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