[發明專利]一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡及設計方法

在審

• 申請號: 201711399526.1
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108298110A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 王永圣;徐穎珊;郭健;張浩成;聶文田
• 申請（專利權）人: 北京空天技術研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡，兩級入軌空天飛行器一級采用吸氣式組合動力、二級采用火箭動力，兩級入軌空天飛行器上升段軌跡由一級上升段軌跡和二級上升段軌跡組成，其特征在于：所述的一級上升段軌跡為從起飛點到分離點分為起飛段、加速Ⅰ段、航向調整段、加速Ⅱ段、巡航飛行段、射面調整段和加速Ⅲ段，所述的一級上升段軌跡由二級上升段軌跡在分離點的軌跡偏角初值、分離時刻和分離點位置為約束；

所述的起飛段、加速Ⅰ段、加速Ⅱ段和加速Ⅲ段無滾轉和側滑，速度、高度、傾角及航程由縱平面標稱軌跡確定，所述的航向調整段和射向調整段有滾轉無側滑，等速、等高飛行，所述的巡航飛行段無滾轉和側滑，等速、等高飛行。

2.根據權利要求1所述的一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡，其特征在于：所述的分離點確定準則為：分離點為在一級吸氣式組合動力機動可達范圍內的目標軌道星下點。

3.根據權利要求2所述的一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡，其特征在于：所述的分離點確定步驟如下：

(1)在要求的發射時段以目標軌道要素形成星下點軌跡；

(2)以機場起飛點為圓點、一級機動能力為半徑作機動范圍圓，處于一級機動范圍圓內的星下點即可作為可選的分離點位置；

(3)根據對飛行任務對分離點的其他要求，從步驟(2)中確定分離點具體位置。

4.根據權利要求1所述的一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡，其特征在于：所述的二級上升段軌跡從分離點到入軌點分為一次動力飛行段、無動力滑行段和二次動力飛行段，以一級預定的分離狀態初值和分離點位置為輸入進行二級軌跡設計。

5.一種兩級入軌空天飛行器上升段軌跡設計方法，兩級入軌空天飛行器一級采用吸氣式組合動力、二級采用火箭動力，所述的兩級入軌空天飛行器上升段軌跡由一級上升段軌跡和二級上升段軌跡組成，其特征在于，設計通過以下步驟實現：

第一步，確定一級、二級分離點，

所述的分離點確定準則為：分離點為在一級吸氣式組合動力機動可達范圍內的目標軌道星下點；

第二步，確定二級上升段軌跡，所述的二級上升段軌跡從分離點到入軌點分為一次動力飛行段、無動力滑行段和二次動力飛行段，以一級的預定分離狀態、分離點位置和目標軌道參數為輸入進行二級軌跡設計，得到二級上升段軌跡在分離點的軌跡偏角初值、分離時刻；

第三步，對第二步得到的二級上升段軌跡參數進行軌跡計算，若軌跡計算中入軌精度滿足任務要求則進行第四步，若不滿足則返回第一步對分離點進行調整，再重復第二、三步，直至入軌精度滿足任務要求；

第四步，確定一級上升段軌跡，所述的一級上升段軌跡為從起飛點到分離點分為起飛段、加速Ⅰ段、航向調整段、加速Ⅱ段、巡航飛行段、射面調整段和加速Ⅲ段，所述的起飛段、加速Ⅰ段、加速Ⅱ段和加速Ⅲ段無滾轉和側滑，所述的航向調整段和射向調整段有滾轉無側滑，等速、等高飛行，所述的巡航飛行段無滾轉和側滑，等速、等高飛行；

第五步，對第四步設計得到的一級上升段軌跡參數進行軌跡計算，若軌跡計算結果中分離精度滿足任務要求則結束設計，若不滿足，則返回第一步調整分離點，在進行第二至五步，直至分離精度滿足任務要求。