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考虑太阳引力摄动的Halo轨道保持控制

清华大学学报（自然科学版） 2009年第2期49卷 285-288页

作者：车征李俊峰宝音贺西清华大学航天航空学院北京100084

研究了考虑太阳引力影响的地-月系统中绕L2点轨道的保持问题。在地-月系统圆形限制性三体问题的基础上,考虑太阳的影响,先用微分修正法得到飞行器的初始状态,然后根据方程的对称性,分别沿时间的负向、正向积分,得到绕L2点的闭合轨道。... 详细信息

研究了考虑太阳引力影响的地-月系统中绕L2点轨道的保持问题。在地-月系统圆形限制性三体问题的基础上,考虑太阳的影响,先用微分修正法得到飞行器的初始状态,然后根据方程的对称性,分别沿时间的负向、正向积分,得到绕L2点的闭合轨道。以该闭合轨道为目标轨道,根据模型的动力学特点,设计变结构滑膜控制律。仿真结果表明,该控制律能很快消除飞行器入轨时位置、速度的偏差,使飞行器在目标轨道上稳定飞行。该文的结果可应用于对月球背面的定点观测或中继站。

关键词： Lagrange点 Halo轨道第四体引力轨道保持滑模控制

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考虑功率约束的太阳能电推进轨道优化设计

清华大学学报（自然科学版） 2013年第10期53卷 1498-1502,1508页

作者：陈杨宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

电推进航天器通常由太阳能电池阵供电,因而实际深空探测任务中发动机的推力工况受到星日距离的限制。该文研究了功率约束下电推进航天器的轨道优化设计问题。首先推导太阳能电池阵功率对发动机最大推力的约束。采用间接法将电推进轨道... 详细信息

电推进航天器通常由太阳能电池阵供电,因而实际深空探测任务中发动机的推力工况受到星日距离的限制。该文研究了功率约束下电推进航天器的轨道优化设计问题。首先推导太阳能电池阵功率对发动机最大推力的约束。采用间接法将电推进轨道的燃料最优控制问题转化为两点边值问题。求解过程中提出了适应太阳能电推进轨道优化的星日距离检测并应用了同伦迭代、开关函数检测等求解技术,能够准确、快速地得到满足太阳能电池阵功率约束的设计轨道。算例表明,该设计方法具有良好的可行性和工程实用价值。

关键词：轨道设计太阳能电推进最优控制间接法

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小天体接触探测颗粒动力学研究进展

中国科学：技术科学 2021年第11期51卷 1299-1314页

作者：程彬于洋宝音贺西清华大学航天航空学院北京100084 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

深空探测承载了人类对宇宙奥秘的孜孜追寻,而小天体是其中不可或缺的重要目标,对于探索行星形成、寻找生命起源、防御其撞击地球以及空间资源开发利用等具有重要的科学意义.本文意识到小天体接触探测热潮已经悄然来临,首先回顾了各大航... 详细信息

深空探测承载了人类对宇宙奥秘的孜孜追寻,而小天体是其中不可或缺的重要目标,对于探索行星形成、寻找生命起源、防御其撞击地球以及空间资源开发利用等具有重要的科学意义.本文意识到小天体接触探测热潮已经悄然来临,首先回顾了各大航天机构已实施的多次小天体任务,然后分析了弱引力环境下小天体地表颗粒层给接触探测带来的挑战和风险,阐释了小天体接触探测颗粒动力学问题的基本特点与科学价值;进一步详细介绍了探测器表层操作中以及空间作用下颗粒风化层的多尺度动力学行为相关的研究进展;最后,展望了该研究方向的未来发展趋势.

关键词：小天体风化层颗粒动力学深空探测接触附着

卫星编队飞行的动力学特性与相对轨道构形仿真

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清华大学学报（自然科学版） 2002年第4期42卷 458-461页

作者：高云峰宝音贺西李俊峰清华大学工程力学系北京100084

为了克服 Hill方程的局限性 ,利用轨道根数描述卫星编队飞行 ,从理论上给出了长期编队所需的条件 ,包括相对位置和相对速度的关系 ,以及和各卫星相对轨道根数之间的关系 ;理论上证明了要长期近距离编队卫星轨道周期必须相同。仿真了各... 详细信息

为了克服 Hill方程的局限性 ,利用轨道根数描述卫星编队飞行 ,从理论上给出了长期编队所需的条件 ,包括相对位置和相对速度的关系 ,以及和各卫星相对轨道根数之间的关系 ;理论上证明了要长期近距离编队卫星轨道周期必须相同。仿真了各种不同轨道根数下的相对运动轨迹 ,与定性的理论分析进行比较 ,说明了轨道根数描述方法的优越性。方法可适用任意偏心率的椭圆轨道 ,将为飞行器编队飞行的轨道设计提供理论参考。

关键词：卫星编队飞行动力学特性相对轨道构形仿真轨道根数相对运动

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空间飞网两种动力学模型的比较研究

力学学报 2011年第3期43卷 542-550页

作者：李京阳于洋宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

空间飞网由轻质绳索编织,通过抛撒展开形成一定构型的网,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力.采用非线性有限元软件ABAQUS建立柔性模型与松弛飞网模型,对两种飞网模型的抛撒展开进行了对比,提出... 详细信息

空间飞网由轻质绳索编织,通过抛撒展开形成一定构型的网,在空间在轨服务、飞行器回收、轨道清理、空间拦截等领域具有巨大的应用潜力.采用非线性有限元软件ABAQUS建立柔性模型与松弛飞网模型,对两种飞网模型的抛撒展开进行了对比,提出了飞网展开效果的衡量标准,重点讨论了不同工况下牵引质量块质量、抛射角度、抛射速度和绳索等效阻尼的影响.仿真表明,松弛模型的展开效果优于柔性模型;牵引质量块质量、抛射速度与绳索结构阻尼主要决定飞网的展开,抛射角度是影响飞网在预定位置展开面积的关键因素.

关键词：空间飞网非线性有限元松弛绳网动力学仿真

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双三体系统不变流形拼接成的低成本探月轨道

宇航学报 2007年第3期28卷 637-642页

作者：俞辉宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

传统的探月轨道设计原理为二体模型框架下的Hohmann变轨理论,但1991年日本的Hiten探月器利用太阳的摄动,用比传统的方法更少的燃料完成了探月任务。利用三体问题非线性系统的不变流形设计了节省燃料的探月轨道。沿用JPL研究组的思路,将... 详细信息

传统的探月轨道设计原理为二体模型框架下的Hohmann变轨理论,但1991年日本的Hiten探月器利用太阳的摄动,用比传统的方法更少的燃料完成了探月任务。利用三体问题非线性系统的不变流形设计了节省燃料的探月轨道。沿用JPL研究组的思路,将太阳-地球-月亮-航天器四体问题分解成太阳-地球-航天器和地球-月亮-航天器两个共面的圆形限制性三体问题,对Hiten类的探月轨道给出了更深刻的数学、力学解释;给出了流形的结构以及更合理的拼接方式;找到了发射位置、发射速度和拼接点;设计出了类似Hiten探月器的探月轨道,可比传统方法节省速度增量12%左右。结果证明了三体系统不变流形在登月轨道设计研究中的可行性和优越性。

关键词：轨道设计三体问题月球探测 Halo轨道不变流形

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空间飞网抛射展开动力学建模与仿真

宇航学报 2010年第5期31卷 1289-1296页

作者：于洋宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

空间飞网是由轻质绳索编织的在轨展开网状物体,主要用于在轨捕获。作为在轨服务的关键技术之一,飞网捕获技术受到国际空间技术领域越来越广泛的关注。当前国际上空间飞网的展开方式主要有三种:旋转展开、刚性构件支撑展开和直接抛射展... 详细信息

空间飞网是由轻质绳索编织的在轨展开网状物体,主要用于在轨捕获。作为在轨服务的关键技术之一,飞网捕获技术受到国际空间技术领域越来越广泛的关注。当前国际上空间飞网的展开方式主要有三种:旋转展开、刚性构件支撑展开和直接抛射展开。其中,直接抛射展开方式的发射装置结构最为简单,但飞网的动力学行为最为复杂。本文针对飞网直接抛射展开的动力学过程,建立了正方形绳网、牵引质量块和发射器机构的力学模型,提出了飞网抛射效果的衡量标准,分析了影响飞网抛射效果的主要因素。为了分析飞网展开过程,建立了正方形空间飞网运动的解析模型;应用绝对节点坐标方法建立了正方形空间飞网的有限元模型,并在软件THUsolver上进行了数值仿真。本文选取多种不同工况,应用上述两类模型进行计算和仿真,并分析结果数据,得到主要因素对空间飞网抛射效果的影响。两类模型所得定性结论相一致。

关键词：空间飞网展开动力学柔性多体系统有限元模型

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绳系卫星的动态释放变轨

清华大学学报（自然科学版） 2008年第8期48卷 1351-1354页

作者：王维宝音贺西李俊峰清华大学航天航空学院北京100084

动态释放变轨是绳系卫星特有的变轨方式,变轨结果好于静态释放,但相应控制还未有深入的研究。该文利用Kelvin-Tait-Chatayev定理设计了线性控制律,可以在数小时内动态释放子星。并进一步分析了圆轨道下动态释放和静态释放后的变轨结果,... 详细信息

动态释放变轨是绳系卫星特有的变轨方式,变轨结果好于静态释放,但相应控制还未有深入的研究。该文利用Kelvin-Tait-Chatayev定理设计了线性控制律,可以在数小时内动态释放子星。并进一步分析了圆轨道下动态释放和静态释放后的变轨结果,证明了子星动态释放后,远地点改变比静态释放大。数值仿真的结果是动态释放变轨的远地点升高是静态释放变轨的2.5倍。结果表明,此控制律可以实现动态释放变轨,并使子星轨道发生较大变化,具有重要的应用价值。

关键词：绳系卫星系统动态释放 Kelvin—Tait—Chatayev定理变轨

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多颗小行星探测顺序确定及轨迹优化

清华大学学报（自然科学版） 2007年第11期47卷 2052-2055页

作者：俞辉李俊峰宝音贺西清华大学航天航空学院北京100084

小行星探测日渐成为深空探测领域的一个研究热点。考虑小行星Kepler轨道以及小推力航天器的特点,从能量和相位的角度推导出多颗小行星探测顺序的确定准则,并利用优化算法对航天器的飞行轨迹进行了全局优化设计。算法在满足约束条件的前... 详细信息

小行星探测日渐成为深空探测领域的一个研究热点。考虑小行星Kepler轨道以及小推力航天器的特点,从能量和相位的角度推导出多颗小行星探测顺序的确定准则,并利用优化算法对航天器的飞行轨迹进行了全局优化设计。算法在满足约束条件的前提下,使得航天器剩余质量与飞行时间的比值达到最大,并通过数值仿真算例验证了算法的可行性。结果表明:该算法综合利用遗传算法和局部优化算法具有精度高、计算简单的特点,可用于小行星探测的轨迹优化设计问题。

关键词：小推力小行星探测顺序遗传算法