航天器深空再入返回制导方法分析与飞行仿真

【摘要】：进入21世纪之后,随着空间探索领域的扩大,世界各国都提出载人外太空和深空取样返回计划,深空返回逐渐成为航天技术发展的重要方向之一。针对深空返回再入速度高,返回飞行过程的气动过载和热流密度大等问题,本文进行了不同返回方案的仿真比较,获得了一些有助于工程实践的结论,具有较为重要的理论价值和工程应用价值。文章研究内容主要分为以下几个方面: 1.根据大气层内飞行航天器的受力情况,并基于一定的航天器模型假设,建立航天器大气层内再入飞行的动力学模型。 2.采用预测制导方法进行航天器再入大气飞行制导,首先根据航天器预测制导飞行的典型飞行航迹将返回过程划分为5个阶段,详细研究其动力学特性,分析各个飞行阶段的飞行特点和制导任务;然后,逐段进行制导律设计,最终形成深空返回预测制导返回方案。 3.进行弹道式返回和预测制导返回两种返回方式的仿真,重点研究了各种方案对应的气动过载、热流密度和飞行航程等总体性能参数;同时结合工程应用特点,对两种方案进行分析比较,明确了各种方案的工程应用特点。 本文通过仿真、分析,给出了完整的预测制导返回制导方案,并进行了弹道式返回和预测制导返回两种方案的飞行性能仿真比较和工程应用分析,明确了各种方案的优缺点,对深空返回的工程实践具有一定的指导意义。