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亚轨道飞行器返回轨道设计

作　者: 李海城
导　师: 唐硕
学　校: 西北工业大学
专　业: 飞行器设计
关键词: 亚轨道飞行器返回轨道设计仿真
分类号: V412.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 2次
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内容摘要

亚轨道飞行器是一种在亚轨道空间飞行，可重复使用的多用途跨大气层飞行器。它不仅可以重复使用，还可以快速、方便地向空间运送有效载荷，完成各种空间任务。相对于轨道器，其体积小，系统结构简单，价格低廉，发射更为方便快捷。亚轨道飞行器同时具有很高的军事和民用价值，受到世界各航天大国的高度重视。对于不同构型的返回飞行器，返回轨道各阶段的划分参数指标存在差异。通过与轨道器的对比分析，将亚轨道返回过程分为：返回段，末端能量管理段(TAEM)和自动着陆段。飞行器大部分能量在返回段耗散，这一阶段的工作环境非常恶劣和复杂，本文主要对返回段进行分析设计： 1)通过了解亚轨道飞行器目前的发展状况，对其总体方案参数，比如质量、气动特性进行分析，确定亚轨道飞行器的返回方式及其返回段。 2)对亚轨道飞行器的飞行环境进行分析，确定其飞行约束。在返回过程中，飞行器必须满足的约束条件至少有热流边界限制、过载约束及动压约束。通过对约束的分析，建立安区返回走廊。 3)通过对载人飞船和航天飞机再入段轨道设计方法的分析，得到一种亚轨道飞行器的返回轨道的设计方法：将亚轨道飞行器的返回段设计分为两段，常数倾斜角飞行段和解析表达式飞行段。在常数倾斜角飞行段，采用一大的常数倾斜角控制。在解析表达式飞行段，根据安全走廊边界，确定一条高度速度飞行剖面，通过运动方程，解算出控制倾斜角。通过末端能量管理入口约束，调整倾斜角和飞行剖面，可以得到基准的设计轨道。 4)为了验证基准轨道设计的合理性，需要对其进行仿真。本文在MATLAB／SIMULINK下建立仿真模型。通过结果对比，可以得到满足约束的基准轨道。结果表明该设计方法是可行的。

亚轨道飞行器返回轨道设计

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