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一种短航程再入解析预测校正制导方法

周亮 张洪波

周亮, 张洪波. 一种短航程再入解析预测校正制导方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(2): 398-405. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0318
引用本文: 周亮, 张洪波. 一种短航程再入解析预测校正制导方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2021, 47(2): 398-405. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0318
ZHOU Liang, ZHANG Hongbo. An analytical predictor-corrector guidance method designed for spacecraft reentry with short range[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(2): 398-405. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0318(in Chinese)
Citation: ZHOU Liang, ZHANG Hongbo. An analytical predictor-corrector guidance method designed for spacecraft reentry with short range[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2021, 47(2): 398-405. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0318(in Chinese)

一种短航程再入解析预测校正制导方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0318
详细信息
    作者简介:

    周亮  男, 硕士研究生。主要研究方向: 飞船再入动力学

    张洪波  男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 飞行动力学与控制

    通讯作者:

    张洪波. E-mail: zhanghb1304@nudt.edu.cn

  • 中图分类号: V448.2

An analytical predictor-corrector guidance method designed for spacecraft reentry with short range

More Information
  • 摘要:

    针对载人探月飞船高速再入返回问题,提出了一种短航程低过载的再入解析预测校正制导方法。引入大升阻比航天器滑翔式再入的概念,通过设定再入过程中滑翔段轨迹形式,利用轨迹参数描述滑翔段轨迹,推导出预测航程的解析公式。为使终端误差满足要求,通过试位法校正轨迹参数,并换算得到倾侧角制导指令。在偏差条件下进行仿真,实现了飞船2100km任务航程下400~450s内以低于6.5g0的过载再入,结果表明,所提制导方法具有较高的精度和较强的鲁棒性,为载人探月飞船应急快速返回提供了参考思路。

     

  • 图 1  探月飞船滑翔再入阶段划分

    Figure 1.  Lunar spacecraft glide reentry phase division

    图 2  轨迹参数搜索流程

    Figure 2.  Flowchart of trajectory parameter search

    图 3  预测校正制导方法流程

    Figure 3.  Flowchart ofpredictor-corrector guidance method

    图 4  高度-速度曲线

    Figure 4.  Height vs velocity

    图 5  横程-航程曲线

    Figure 5.  Crossrange vs downrange

    图 6  过载-时间曲线

    Figure 6.  Load vs time

    图 7  倾侧角-时间曲线

    Figure 7.  Bank angle vs time

    表  1  再入点初始状态和任务参数

    Table  1.   Reentry initial state and mission parameters

    状态参数 数值
    再入速度/(m·s-1) 11 000
    再入角/(°) -5.9
    速度方位角/(°) 34.3
    开伞点经度/(°) 120
    开伞点纬度/(°) 50
    再入点高度/km 120
    任务航程/km 2 100
    开伞高度/km 10
    下载: 导出CSV

    表  2  航程2 100 km偏差条件下制导结果

    Table  2.   Guidance results with deviation(Range 2 100 km)

    误差设置 终端航程误差/km 终端横程误差/km 最大过载/g0 飞行时间/s
    再入点高度/km +1 2.05 -1.06 5.44 428.0
    -1 2.22 -1.13 5.95 436.0
    再入速度/
    (m·s-1)
    +200 2.32 -1.01 5.74 412.5
    -200 2.39 -1.60 6.15 441.0
    速度倾角/(°) +0.1 2.65 -1.63 5.72 416.5
    -0.1 2.15 -1.14 6.31 437.0
    升力系数 +15% 3.01 2.62 5.49 432.5
    -15% -0.18 -0.92 5.78 416.5
    阻力系数 +15% -1.59 -1.41 6.08 434.0
    -15% 4.34 1.96 5.69 411.5
    大气密度 +20% 0.05 -2.09 6.04 452.5
    -20% 3.62 -0.75 5.63 405.0
    均值 1.92 -0.68 5.84 426.9
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-04
  • 录用日期:  2020-08-14
  • 网络出版日期:  2021-02-20

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