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基于空间站支持的载人登月方案研究

作　者: 彭祺擘
导　师: 李海阳
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 力学
关键词: 载人登月 空间站 总体方案 奔月轨道 约束条件 发射窗口 燃料消耗
分类号: V11
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 185次
引　用: 4次
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内容摘要


本文以我国载人航天“三步走”的发展战略思想为背景,研究了基于空间站支持的载人登月方案,对方案中涉及的主要问题进行了具体分析,主要包括以下内容:1、研究了基于空间站支持的载人登月总体方案,对整个方案中需要解决的关键问题给出了具体说明,对支持登月的空间站规模做出了设想。2、建立了空间站支持登月的奔月轨道模型,并结合工程实际背景,给出了轨道设计的约束条件。利用数值方法计算得到了满足条件的奔月轨道,并对入口点位置选取以及满足条件的奔月窗口做出了分析。然后给出了利用STK软件对轨道初步设计结果进行修正的方法,进一步得到了精度较高的奔月轨道。3、分析了近地交会对接发射窗口的约束条件,并给出了发射窗口的求解方法,对飞行器与近地空间站交会的发射窗口做出了研究。4、根据登月任务各个阶段的特点,建立了燃料消耗分析模型,对登月飞行各个阶段的燃料消耗做出了具体研究,并对近地轨道出发的登月飞行器总质量给出了估算。论文研究表明,基于空间站支持的登月方式具有很好的重用性和继承性,可以为我国载人登月方案的选取提供一种参考思路。

全文目录


摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章 绪论  13-25
  1.1 空间站支持载人登月研究的意义  13-15
    1.1.1 载人登月的意义  13-14
    1.1.2 空间站支持载人登月的意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-21
    1.2.1 月球探测的发展现状  15-17
    1.2.2 空间站支持载人登月的研究现状  17-21
  1.3 登月方式的分类及特点  21-24
    1.3.1 近地低轨道交会——直接返回登月  22
    1.3.2 一次发射——环月轨道交会登月  22
    1.3.3 多次发射——环月轨道交会登月  22-23
    1.3.4 近地低轨道交会——环月轨道交会登月  23-24
  1.4 本文内容  24-25
第二章 基于空间站支持的载人登月方案  25-36
  2.1 空间站支持载人登月的总体方案  25-26
  2.2 登月飞行器方案  26-28
  2.3 月球返回方案  28-30
    2.3.1 任务后直接返回地面  28-29
    2.3.2 任务后返回空间站  29-30
  2.4 轨道方案  30-31
  2.5 对空间站的需求论证  31-34
  2.6 不同登月方式的比较  34-35
  2.7 小结  35-36
第三章 空间站支持登月的奔月轨道设计  36-62
  3.1 月球运动规律  36-38
    3.1.1 月球的轨道运动  36-37
    3.1.2 月球的自转  37-38
  3.2 坐标系统  38-43
    3.2.1 相关坐标系定义  38
    3.2.2 天球上有关的圈、线、点和角  38-39
    3.2.3 坐标系转换  39-43
  3.3 奔月轨道设计模型  43-50
    3.3.1 基本简化假设  43-44
    3.3.2 奔月轨道数学模型  44-50
    3.3.3 空间站支持登月的奔月轨道求解方法  50
  3.4 满足约束的奔月轨道计算  50-56
    3.4.1 计算模型  50-51
    3.4.2 数值求解算法  51-53
    3.4.3 仿真算例  53-56
  3.5 奔月方案分析  56-59
    3.5.1 入口点位置选取的影响  56-58
    3.5.2 奔月窗口分析  58-59
  3.6 高精度轨道参数的求解  59-61
    3.6.1 求解方法  59-60
    3.6.2 仿真算例  60-61
  3.7 小结  61-62
第四章 与空间站交会对接的发射窗口分析  62-76
  4.1 发射窗口求解模型  62-69
    4.1.1 发射窗口约束分析  62-68
    4.1.2 发射窗口的求解算法  68-69
  4.2 交会对接发射窗口估算  69-74
    4.2.1 基本参数与假设  69-70
    4.2.2 计算结果  70-74
  4.3 结果分析  74-75
  4.4 小结  75-76
第五章 登月过程的燃料消耗分析  76-88
  5.1 奔月过程的燃料消耗分析  76-78
    5.1.1 获取Δv速度增量所消耗燃料质量  76-77
    5.1.2 飞行器质量估算  77-78
  5.2 软着陆过程的燃料消耗分析  78-85
    5.2.1 最优燃料消耗的求解模型  79-81
    5.2.2 轨道优化计算方法  81-83
    5.2.3 仿真算例  83-85
  5.3 载人登月飞行器的IMLEO估计  85-87
  5.4 小结  87-88
结束语  88-90
致谢  90-91
参考文献  91-95
作者在学期间取得的学术成果  95

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中图分类: > 航空、航天 > 航空、航天技术的研究与探索 > 航空、航天的发展与空间探索
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