[发明专利]载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法

权利要求书

1.一种载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，包括以下步骤：

a.给定载人月面着陆器的上升过渡轨道高度h_a1和Lambert准备段飞行时长t₃的初值；

b.计算从载人月面着陆器入轨至Lambert初始机动前的总飞行时间t_1-3、相位差Δφ_1-3和轨道圆化速度增量Δv_CSI；

c.计算Lambert转移段的相位差Δφ₄的上限值Δφ_4-max；

d.确定Lambert转移段相位φ₄的搜索空间为0～π，根据航天员的观察和操控特点得出Lambert转移段轨道半长轴a₄的搜索空间；

e.计算出Lambert转移段轨道半长轴a₄和Lambert转移段相位φ₄搜索空间内的Lambert转移段飞行时长t₄及Lambert初始机动和终端机动的总速度增量Δv_L、相位差Δφ₄的取值矩阵；

f.根据任务要求和器上资源约束，分别确定总飞行时长和总速度增量的上边界t_max和Δv_max；

g.根据Lambert终端机动的总速度增量Δφ₄、Lambert转移段飞行时长t₄和Lambert初始机动和终端机动的总速度增量Δv_L随Lambert转移段轨道半长轴a₄的变化规律，快速确定Δφ_4-max、t_max和Δv_max约束下的Lambert转移段轨道半长轴a₄和Lambert转移段相位φ₄边界值，最终得到由Lambert转移段轨道半长轴a₄和Lambert转移段相位φ₄取值空间表示的轨道参数可行域。

2.根据权利要求1所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述b步骤中，从载人月面着陆器入轨至Lambert初始机动前的总飞行时间t_1-3由0.5个初始轨道周期、0.5个过渡轨道周期和Lambert准备段时长t₃组成，初始轨道周期和过渡轨道周期根据入轨高度h₀和过渡轨道月心距r₃确定；

相位差Δφ_1-3为同一飞行时段内载人月面着陆器与目标飞行器的轨道相位之差，相位差Δφ_1-3＝2π+n₃t₃-n_tt_1-3，其中n₃为过渡轨道平均角速率，n_t为目标环月轨道平均角速率；

轨道圆化速度增量Δv_CSI利用霍曼转移计算公式确定。

3.根据权利要求2所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述c步骤中，Lambert转移段的相位差Δφ₄的上限值Δφ_4-max通过入轨时刻载人月面着陆器与目标飞行器的相位差约束确定，满足公式：其中，R_m为月球轨道半径，h₀为入轨点高度，r_t为目标飞行器轨道的月心距。

4.根据权利要求3所述的载人月面着陆器的上升交会轨道参数设计方法，其特征在于，在所述d步骤中，Lambert转移段轨道半长轴a₄由以下两公式确定：其中，η＝r_t/r₃，r₃为过渡轨道的月心距，a_min和a_max分别为a₄搜索空间的下边界和上边界。