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Design and Optimization of Interplanetary Aerogravity-Assist Tours

机译：行星际重力辅助之旅的设计与优化

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Aerogravity-assist maneuvers have the potential to deliver spacecraft to a wide range of destinations within the solar system. The ultimate goal is to minimize the maximum lift-to-drag ratio that a vehicle must provide for a given mission. First, assuming an arbitrary maximum lift-to-drag ratio during the aerogravity assist as an initial guess (e.g., maximum L/D m 3), a patched-conic solution is obtained for the interplanetary trajectory, yielding boundary conditions at the flyby planets. Second, the flythrough departure velocity at a given planet is maximized while meeting the required atmospheric turn angle to get to the next planet Depending on whether the departure velocity at each planet is greater (or less) than required, the vehicle's maximum L/D is determined such that the aerogravity-assist maneuver matches the required departure velocity and turn angle. Then, the overall mission minimum value representing the vehicle's maximum L/D to complete a given tour is determined by taking the highest value (or limiting case) found from all of the aerogravity-assist flybys. As an example (and as a possible technology demonstrator) an Earth departure and return mission with flybys at Mars and Venus with a total flight time of 375 days and a maximum lift-to-drag ratio of 3.015 is constructed, enabling atmospheric sample returns from Earth's nearest neighbors.
机译：重力辅助演习有潜力将航天器运送到太阳系内的广泛目的地。最终目标是使车辆必须为给定任务提供的最大升阻比最小。首先，假设在重力辅助过程中具有任意的最大升阻比作为初始猜测（例如，最大L / D m 3），则获得了行星际轨迹的圆锥曲线解，从而得出了飞越行星的边界条件。其次，在满足给定行星到达下一行星所需的大气转角的同时，最大化给定行星的飞越离开速度。根据每个行星的离开速度是否大于（或小于）所需，车辆的最大L / D为确定，使重力辅助动作与所需的离开速度和转弯角相匹配。然后，通过采用从所有重力辅助飞越中找到的最大值（或极限情况）来确定代表完成给定行程的车辆最大L / D的总任务最小值。作为一个示例（并可能作为技术演示者），构造了在火星和金星上飞越的地球起飞和返回任务，总飞行时间为375天，最大升阻比为3.015，可从地球最近的邻居。

著录项

  • 来源
    《Journal of Spacecraft and Rockets》 |2014年第6期|1849-1856|共8页
  • 作者

    Gregory A. Henning; Peter J. Edelman; James M. Longuski;

  • 作者单位

    The Aerospace Corporation, El Segundo, California 90245-4691;

    Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907-2045;

    Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907-2045;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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