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Influence of non-equilibrium reactions on the optimization of aerothrust aeroassisted maneuver with orbital change

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Chinese Journal of Aeronautics 2020年第8期33卷 2133-2145页

作者： Nikolay AELISOV Sergey Aishkov Igor ALOMAKA Valentin GSHAKHOV Department of Space Engineering Samara National Research UniversitySamara 443086Russia Inter-University Department of Space Research Samara National Research UniversitySamara 443086Russia Department of Aircraft Construction and Design Samara National Research UniversitySamara 443086Russia

The spaceplane is perspective vehicle due to wide maneuverability in comparison with a space capsule. Its maneuverability is expressed by the larger flight range and also by a possibility to rotate orbital inclination in the atmosphere by the aerodynamic and thrust forces. Orbital plane atmospheric rotation maneuvers can significantly reduce fuel costs compared to rocket-dynamic non-coplanar maneuver. However, this maneuver occurs at Mach numbers about 25, and such velocities lead to non-equilibrium chemical reactions in the shock wave. Such reactions change a physicochemical air property, and it affects aerodynamic coefficients. This paper investigates the influence of non-equilibrium reactions on the aerothrust aeroassisted maneuver with orbital *** approach is to solve an optimization problem using the differential evolution algorithm with a temperature limitation. The spaceplane aerodynamic coefficients are determined by the numerical solution of the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations. The aerodynamic calculations are conducted for the cases of perfect and non-equilibrium gases. A comparison of optimal trajectories,control laws, and fuel costs is made between models of perfect and non-equilibrium gases. The effect of a chemically reacting gas on the finite parameters is also evaluated using control laws obtained for a perfect gas.

关键词： Atmospheric entry Boundary value problem Computational fluid dynamics Differential evolution Flight mechanics Non-equilibrium flow Spaceplane

帕累托-有限推力航天器轨道机动问题中相对运动的最优控制

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西北工业大学学报 2023年第3期41卷 529-536页

作者：谢尔盖·伊斯科夫格里果利·菲利波夫周晓王长青萨马拉大学俄罗斯萨马拉443086 西北工业大学陕西西安710072

针对时间自由的两航天器交会问题,考虑了在轨道圆柱参考系中线性运动模型的相对运动轨迹的多准则优化。得到了描述相对运动的长期参数和周期参数方程。详细研究了具有有限横向推力的纵向运动控制变体的标称控制程序结构,并获得了解析解... 详细信息

针对时间自由的两航天器交会问题,考虑了在轨道圆柱参考系中线性运动模型的相对运动轨迹的多准则优化。得到了描述相对运动的长期参数和周期参数方程。详细研究了具有有限横向推力的纵向运动控制变体的标称控制程序结构,并获得了解析解。开发了一种求解任意边界条件和推力控制加速度值的帕累托最优控制程序在标准空间(机动时间、总时间)中的算法。该算法中,使用帕累托最优方法,实现了多目标的优化(总时间最优,燃料最优),给出了地球静止轨道平面上参数校正变体的数值计算结果。

关键词：航天器交会最优控制横向推力帕累托最优

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通过空间系绳系统返回载荷到地面的误差分析

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西北工业大学学报 2016年第2期34卷 294-298页

作者：徐小野伊始克夫.谢尔盖法捷严科夫.巴维尔王长青萨马拉国立航空航天大学飞行器学院俄罗斯萨马拉443086 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

分析了利用空间系绳系统返回载荷到地面目标点的过程中,由于展开过程中有可能的误差导致着陆点的偏差。首先给出了从系绳展开、自由摆动、切断系绳后进入低轨道,最终进入大气层到落到地面整个过程模型和计算过程;通过载荷整个运动过程... 详细信息

分析了利用空间系绳系统返回载荷到地面目标点的过程中,由于展开过程中有可能的误差导致着陆点的偏差。首先给出了从系绳展开、自由摆动、切断系绳后进入低轨道,最终进入大气层到落到地面整个过程模型和计算过程;通过载荷整个运动过程中的数据给出星下点轨迹,并给出在没有任何误差情况下,使载荷着陆到目标点上所需要的开始释放系绳的轨道位置;在以上结果的基础上,最后给出当轨道高度、轨道偏心率或者剪断系绳的时机出现一定误差的情况下,载荷返回到地面的偏差范围。

关键词：高度控制计算计算机仿真控制动力学误差分析数学模型最优化轨道参数化系绳轨迹速率轨道高度轨道偏心率返回载荷空间系绳剪断时刻