[发明专利]一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹及设计方法

权利要求书

1.一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹，两级入轨空天飞行器一级采用吸气式组合动力、二级采用火箭动力，两级入轨空天飞行器上升段轨迹由一级上升段轨迹和二级上升段轨迹组成，其特征在于：所述的一级上升段轨迹为从起飞点到分离点分为起飞段、加速Ⅰ段、航向调整段、加速Ⅱ段、巡航飞行段、射面调整段和加速Ⅲ段，所述的一级上升段轨迹由二级上升段轨迹在分离点的轨迹偏角初值、分离时刻和分离点位置为约束；

所述的起飞段、加速Ⅰ段、加速Ⅱ段和加速Ⅲ段无滚转和侧滑，速度、高度、倾角及航程由纵平面标称轨迹确定，所述的航向调整段和射向调整段有滚转无侧滑，等速、等高飞行，所述的巡航飞行段无滚转和侧滑，等速、等高飞行。

2.根据权利要求1所述的一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹，其特征在于：所述的分离点确定准则为：分离点为在一级吸气式组合动力机动可达范围内的目标轨道星下点。

3.根据权利要求2所述的一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹，其特征在于：所述的分离点确定步骤如下：

(1)在要求的发射时段以目标轨道要素形成星下点轨迹；

(2)以机场起飞点为圆点、一级机动能力为半径作机动范围圆，处于一级机动范围圆内的星下点即可作为可选的分离点位置；

(3)根据对飞行任务对分离点的其他要求，从步骤(2)中确定分离点具体位置。

4.根据权利要求1所述的一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹，其特征在于：所述的二级上升段轨迹从分离点到入轨点分为一次动力飞行段、无动力滑行段和二次动力飞行段，以一级预定的分离状态初值和分离点位置为输入进行二级轨迹设计。

5.一种两级入轨空天飞行器上升段轨迹设计方法，两级入轨空天飞行器一级采用吸气式组合动力、二级采用火箭动力，所述的两级入轨空天飞行器上升段轨迹由一级上升段轨迹和二级上升段轨迹组成，其特征在于，设计通过以下步骤实现：

第一步，确定一级、二级分离点，

所述的分离点确定准则为：分离点为在一级吸气式组合动力机动可达范围内的目标轨道星下点；

第二步，确定二级上升段轨迹，所述的二级上升段轨迹从分离点到入轨点分为一次动力飞行段、无动力滑行段和二次动力飞行段，以一级的预定分离状态、分离点位置和目标轨道参数为输入进行二级轨迹设计，得到二级上升段轨迹在分离点的轨迹偏角初值、分离时刻；

第三步，对第二步得到的二级上升段轨迹参数进行轨迹计算，若轨迹计算中入轨精度满足任务要求则进行第四步，若不满足则返回第一步对分离点进行调整，再重复第二、三步，直至入轨精度满足任务要求；

第四步，确定一级上升段轨迹，所述的一级上升段轨迹为从起飞点到分离点分为起飞段、加速Ⅰ段、航向调整段、加速Ⅱ段、巡航飞行段、射面调整段和加速Ⅲ段，所述的起飞段、加速Ⅰ段、加速Ⅱ段和加速Ⅲ段无滚转和侧滑，所述的航向调整段和射向调整段有滚转无侧滑，等速、等高飞行，所述的巡航飞行段无滚转和侧滑，等速、等高飞行；

第五步，对第四步设计得到的一级上升段轨迹参数进行轨迹计算，若轨迹计算结果中分离精度满足任务要求则结束设计，若不满足，则返回第一步调整分离点，在进行第二至五步，直至分离精度满足任务要求。