نویسندگان

چکیده

در این مقالهبه طراحی مسیر پروازی در فاز موتور خاموش (فاز سُرِش) که در مدار انتقالی ماهواره‌برها و فضاپیماها به‌عنوان ابزار مهمی برای کاهش انرژی استفاده می‌شود، پرداخته شده است. با استفاده از پارامترهای مؤثر بر هندسة مسیر و استفاده از روابط حاکم بر مکانیک مداری، مقدار ضربه (اختلاف) سرعت در دوطرف مسیر (بین مدار اولیه و مدار نهایی) به‌صورت تابع پارامتریک از هندسة مسیر توصیف شده است و سپس با استفاده از تکنیک‌های سادة کمینه‌سازی مانند روش جستجوی فیبوناچی و استفادة همزمان از یک روش هدایت مسیر مبتنی بر سرعت لازمه در هر لحظه، مسیر بهینه طراحی شده است. مطالعة عددی با استفاده از مشخصات یک ماهواره‌بر سه‌مرحله‌ای با یک فاز سرش بین مراحل دوم و سوم انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که براساس شرایط مرزی خواسته شده، طراحی مسیر پروازی لازمه به‌صورت مناسب به‌دست آمده است و درعین حال، قابلیت آن را به‌عنوان یک روش با کاربرد طراحی Onlineبه‌دلیل همزمانی با سیستم هدایت مسیر، نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimum Transition Orbit Design for Launch Vehicles

نویسندگان [English]

  • R. Zardashti
  • A. A. Nikkhah

چکیده [English]

In this paper, Design of flight trajectory in unpowered phase namely “Coast Phase” which is important in energy reduction in transition orbit of spacecrafts and launch vehicles is considered. To this aim, the velocity impulse at both sides of the transition phase (between initial and final orbits) is described as a parametric function of the geometry of the path. Then the optimal coasting trajectory is proposed using simple minimization techniques like Fibonacci Search Method and a Velocity-Required Based Steering technique simultaneously. A numerical study is performed using a three stage launch vehicle with a coast phase between second and third stages to show that the proposed technique is capable to produce optimum transition trajectory and since it is accompanied by guidance technique could be used as an online technique.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : launch vehicle
  • trajectory
  • coast phase
  • optimization
  • orbital mechanics
  • transition orbit
  1. Vincent T. L. and Grantham W. J., Nonlinear and Optimal Control Systems, John Wiley and Sons, Inc., 1997.
  2. Betts, J. T., “Survey of Numerical Methods for Trajectory Optimization,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 21, No. 2, 1998, pp. 193-207.
  3. Brinda V. and Dasgupta, S., “Nonlinear Tracking Guidance Algorithm for an Air-Breathing Launch Vehicle,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, 2005, pp.1-13.
  4. Ross, M., D’Souza, C., Fahroo, F. and Ross, J. B., “A Fast Approach to Multi-Stage Launch Vehicle Trajectory Optimization,” AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit, 2003-5639.
  5. Vincent T. L. and Grantham W. J., Nonlinear and Optimal Control Systems, John wiley and Sons, 1997.
  6. Betts, J. T., and Huffman, W. P., “Path Constrained Trajectory Optimization Using Sparse Sequential Quadratic Programming,” Journal of Guidance, Control and Dynamics, Vol. 16, No. 1, pp. 59-68, 1993.
  7. Ping, L. and Sun, H.,“Closed-Loop Endo-Atmospheric Ascent Guidance,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, 2002-4558.
  8. Brinda V. and Punnoose, L. S., “On-Line Trajectory Optimization of a Typical Air-Breathing Launch Vehicle using Energy State Approximation Approach”, Proceedings of the International Conference on Advances in Control and Optimization of Dynamical Systems (ACODS2007).