航天器軌道機動研究

摘要

    隨著科學技術的進步與航天活動的迅速發展，人們的探索精神越來越濃厚，人類活動的領域也由大氣層內擴展到宇宙空間，航天事業得到蓬勃發展，世界各國都將航天事業的成就作為評比國家科技的發達程度，航天技術越來越受到人們的重視，其中軌道機動研究是航天工程的關鍵技術之一。本文重點對二體系統、Hohmann轉移、Lambert轉移問題進行了研究。

首先，二體問題即研究兩個天體(質點)在其相互的萬有引力作用下的運動問題，

在二體問題中只研究某一個對空間飛行器運動產生最大影響的天體的作用，而忽略

其他天體對飛行器的影響。二體系統是軌道機動的理論基礎，它是研究兩個天體不考慮其他天體的影響在引力作用下的運動規律，它是天體力學中最簡單的，唯一有精確數學解的問題。

其次，兩個高度不同的軌道間轉移經常用到的一種方式是Hohmann轉移，Hohmann轉移所用的軌道是一近地點在較低高度、遠地點在較高高度的橢圓軌道。利用這一軌道航天器可以實現從低軌道到高軌道的轉移，或從高軌道到低軌道的轉移。Hohmann轉移雖然所用到的能量最小，但它是以犧牲時間為代價的，需要半個轉移軌道的周期。在實際的飛行中，采用Hohmann轉移還是快速轉移實現軌道轉移是由任務決定。

最后，Lambert變軌是一個雙脈沖問題，即給定航天器初始時刻的位置和速度，目標航天器在初始時刻位置和速度，要求給定飛行時間，以使航天器和目標航天器達到交會狀態，然后計算得到航天器在初始和終端時刻兩次點火的速度增量。

關鍵詞：軌道機動，二體系統，Hohmann轉移，Lambert轉移

ABSTRACT

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KEY WORDS: orbital maneuver, Two-body systems, Hohmann transfer, Lambert transfer

目錄

第一章 緒論1

1.1選題的依據及意義1

1.2 軌道機動2

1.3 國內外研究現狀3

第二章 二體系統8

2.1二體系統的模型8

2.1.1二體問題8

2.1.2軌道根數及其幾何意義10

2.2時間系統11

第三章 Hohmann轉移軌道設計及其仿真14

3.1 Hohmann轉移概念14

3.1.1 Hohmann轉移簡介14

3.1.2 Hohmann轉移公式15

3.2 Hohmann轉移事例16

3.3 Hohmann轉移仿真23

第四章 Lambert轉移軌道設計及其仿真27

4.1 lambert轉移概念27

4.1.1 Lambert轉移概念27

4.1.2 Lambert轉移公式29

4.2 lambert轉移事例31

4.3 lambert轉移仿真33

第五章 總結與展望39

參考文獻41

致 謝43

畢業設計小結44