[发明专利]一种飞船返回预定落点回归轨道设计方法

权利要求书

1.一种飞船返回预定落点回归轨道设计方法，其特征在于包括如下步骤：

1)设置初始轨道参数，包括轨道半长轴初值a₀、轨道偏心率初值e₀、轨道倾角初值i₀、升交点经度初值D₀、轨道近地点幅角初值ω₀、轨道平近点角初值M₀、飞船质量和迎风面积、轨道力模型，轨道力模型包括：地球中心引力、地球形状引力摄动；

2)设置轨道设计条件，包括：标称落点经度L₀、纬度B₀；初始返回圈号q_r；轨道回归周期天数i；轨道回归周期圈数k_i；落点经度收敛门限εL；回归圈升交点经度收敛门限ελ_n；

3)数值积分计算各圈纬度为B₀的星下点经度L，计算各圈升交点经度λ_n；

4)计算返回圈星下点经度差ΔL＝L₀-L(q_r)，L(q_r)为初始返回圈号q_r星下点纬度为B₀的经度；计算回归圈升交点经度差Δλ_n＝λ(q_r+k_i)-λ(q_r)，λ(q_r)为初始返回圈号q_r的升交点经度，λ(q_r+k_i)为初始返回圈号q_r+k_i的升交点经度；

5)根据下列公式由返回圈星下点经度差ΔL计算轨道平近点角偏差ΔM；

ΔM=-ΔL·n/(ωe-Ω.)]]>

其中Ω.=-1.5J2μRe2cosi/[a7/2(1-e2)2]]]>

为航天器轨道平面在惯性空间进动的平均角速度，μ为地球引力常数，R_e为地球赤道参考半径，a为轨道半长轴，i为轨道倾角，e为轨道偏心率，n为轨道平均角速度，ω_e为地球自转角速度；

6)修正轨道平近点角，M＝M₀+ΔM；

7)数值积分计算各圈纬度为B₀的星下点经度L，计算各圈升交点经度λ_n；

8)计算返回圈星下点经度差ΔL＝L₀-L(q_r)，计算回归圈升交点经度差Δλ_n＝λ(q_r+k_i)-λ(q_r)；

9)判断返回圈星下点经度差是否满足ΔL＜εL；若不满足，则返回到5)，重复5)-9)；若满足，则转到10)；

10)根据下列公式由回归圈升交点经度差Δλ_n计算轨道半长轴修正量Δa；

Δa=Δλn/[CTn·ki·(ωe-Ω.)]·μ/a/6π,i=1,2,3]]>

其中，CTn={1+3J2Re28a2[(-12-22e2)+(16+29e2)sin2i+(16-20sin2i)ecosω-(-12-15sin2i)e2cos2ω]}]]>

k_i为回归周期圈数，i＝1，2，3，k₁＝k；k₂＝2k+1；k₃＝3k+1和3k+2，ω_e为地球自转角速度，为航天器轨道平面在惯性空间进动的平均角速度，J₂为地球引力摄动项，ω为轨道近地点幅角；

11)修正轨道半长轴，a＝a₀+Δa；

12)数值积分计算各圈纬度为B₀的星下点经度L，计算各圈升交点经度λ_n；

13)计算返回圈星下点经度差ΔL＝L₀-L(q_r)，计算回归圈升交点经度差Δλ_n＝λ(q_r+k_i)-λ(q_r)；

14)同时判断返回圈星下点经度差是否满足ΔL＜εL和回归圈升交点经度差是否满足Δλ_n＜ελ_n；若不满足，则返回到5)，重复5)-14)；若满足，则转到15)；

15)计算结束，得到满足返回预定落点和回归特性的设计轨道参数轨道半长轴a和轨道平近点角M，即满足返回预定落点和回归特性的设计轨道根数为a，e₀，i₀，D₀，ω₀，M。