要明确这两个数据,绘制简单的轨道图就OK了。
这部分工作简单到只要稍微有点高中物理基础的人都可以轻松做到。
那么,到目前为止,顾律第一大部分的工作算是基本完成了。
嫦娥四号探测器从地球升空后,直至进入环月椭圆轨道,整个的运行轨道被顾律轻松绘制出来。
其实,这部分的工作根本不需要出手。
吴征随便找个数学家,甚至找个稍微懂点物理的博士生过来,都可以轻松把这张轨道图轻松画出来。
这部分内容的工作,只是顺带的而已。
真正需要顾律费不少功夫去弄的,是整个落月阶段各项参数和轨道的设置。
…………
落月阶段,指的是探测器从环月椭圆轨道降落到月球表面的过程。
同样是整个探月计划最核心,难度最高的环节。
在最开始,嫦娥四号探测器应该是在近月点为100公里,远月点为400公里的环月椭圆轨道上进行环月飞行。
然后实施降轨控制,使嫦娥四号探测器进入近月点高度约15公里、远月点高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道。
这只是一个开始。
在嫦娥四号进入着陆准备轨道后,需要在月球背面的近月点进行动力下降。
整个动力下降过程又会分为6个阶段,分别是主减速段、快速调整段、接近段、悬停段、避障段、缓速下降段。
六个阶段,那就意味着需要六套不同的系统参数。
顾律需要一个个来计算。
这需要相当庞大的计算工作量。
顾律轻叹了口气,活动活动了手指,握紧笔开始工作。
首先,是第一阶段的主减速段。
顾律根据吴征提供数据中的嫦娥四号构型特点,在此基础上建立了小型月球探测器的导航、制导与控制系统(简称GNC系统)工作模型和质心、姿态动力学模型。
模型中考虑了各个发动机推力偏心、偏斜产生的影响,并考虑了GNC系统离散的工作特性。
然后,对末端水平速度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。
利用开普勒轨道的轨道参数与末端运动参数的对应关系,将末端运动参数约束转化为轨道参数约束,从而将轨迹规划问题转化为有限推力变轨问题,进而通过最小二乘修正方法得到制导律。
接下来,对末端高度约束条件下的主减速段制导律进行了研究。
随后,建立制导惯性极坐标系下的动力学方程,将目标约束量作为状态量,使用伪谱法可以方便地求出一些参数的数值。
在此基础上,针对给定发动机的配置,研究了主减速段航程的取值范围,并研究该范围内的轨道特性,以四元数作为参数,并引入偏差四元数,构造拟欧拉角以消除目标姿态的双值性,并利用摄动双积分系统的时间最优控制设计了姿态控制,尝试得出一个最优控制解。
这样,关于主减速段的数据便全部得出来了。
什么时候进入这一阶段,发动力采用多大的动力,推力角度是多少度,制动时间是多久。
这些数值在顾律通过复杂的计算后全部得出。
然而,这是个六个阶段中的第一阶段。
这就用去了顾律一个多小时的时间。
后面还有另外五个阶段,同样是相当的复杂。
“继续肝吧!”
顾律抬头瞅了一眼挂表上的时间,已经是晚上七点多。
顾律没有去吃晚饭的心思,直接磕了一瓶疲劳药剂后,继续开始接着肝。
按照目前这个速度,他恐怕是要通宵了。
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