椭圆轨道间平面变化最优两脉冲转移解析

"TheSolutionofOptimalTwo-ImpulseTransferbetweenEllipticalOrbitswithPlaneChange" 本文探讨了在两个具有平面变化的椭圆轨道之间进行最优两脉冲传递的问题。在天体动力学和轨道力学的背景下，这种轨道机动涉及利用最小的总速度增量（Δv）来实现从一个椭圆轨道到另一个椭圆轨道的转移。传统的霍曼转移通常应用于圆形轨道间的转移，但在此研究中，作者考虑了椭圆轨道的情况，并且在转移过程中轨道平面会发生变化。 研究方法基于能量变化和传输速度的概念，采用两脉冲轨道传输策略。首次脉冲（Δv1）在近地点应用，引发轨道平面的旋转，以最小化平面变化。第二次脉冲（Δv2）在顶点处施加，用于创建形成最终椭圆轨道的角度。总平面变化的角度是通过优化算法来确定的，以最小化总Δv。 作者使用MATHEMATICA V10软件编写程序代码，以数值方法求解这个问题，不受初始轨道、变换轨道和最终轨道的偏心率或半长轴的限制。他们得出一个关于这些轨道参数的六次多项式方程，并解决了这个复杂的数学问题。 研究中还发现了传递角（可能与两脉冲之间的角度有关）和一个变量α之间的约束关系。α的取值范围应在40°到160°之间，超出此范围则无法找到解决方案。当α小于40°或大于160°时，如果α保持在40°以下或160°以上，则无解。在α接近25°时，总速度增量达到最小值；当α等于160°时，也观察到较小的Δv。 这项工作为椭圆霍曼转移提供了新的见解，不仅扩展了经典霍曼转移理论的应用，还为实际航天任务中的轨道设计提供了优化策略。这对于节省推进剂，提高任务效率以及在资源有限的情况下实现复杂轨道转移具有重要意义。 总结来说，这篇论文揭示了在椭圆轨道间进行有平面变化的两脉冲转移的优化方法，包括如何通过调整脉冲角度和计划平面变化来最小化所需的速度增量。这种方法的实用性和效率对于未来的太空探索和轨道操作具有潜在的价值。