Un Nuevo Enfoque Analítico para el Diseño de Formación de Vuelo de Naves Espaciales con Maniobras de Bajo Empuje
Autores: Wang, Xun; Hu, Min; Xin, Chaojun; Zheng, Shirui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un Nuevo Enfoque Analítico para el Diseño de Formación de Vuelo de Naves Espaciales con Maniobras de Bajo Empuje
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Formación de vuelo
Nave espacial
Ley de guía
Trayectoria espacial
Maniobra de bajo empuje
Gravedad artificial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga la formación de vuelo alrededor entre la nave espacial de servicio y la nave espacial objetivo. Inspirado en el movimiento orbital de la nave espacial bajo la gravedad de la Tierra, se propone una ley de guía analítica e intuitiva para el diseño de formaciones de vuelo alrededor en el espacio con maniobras de bajo empuje. Comenzando con la dinámica translacional relativa basada en la posición y velocidad relativas, la entrada de control de la ley de guía se diseña para contener dos partes. La primera parte es el término de avance, que convierte la dinámica relativa en un modelo de integración de segundo orden. La segunda parte es el término de gravedad artificial, que tiene expresiones similares a la gravedad de la Tierra e incluye el coeficiente gravitacional artificial y el vector del centro de gravedad artificial. Los dos parámetros anteriores se pueden diseñar para determinar el tamaño, la forma y el período de la trayectoria de vuelo alrededor. Específicamente, se discuten en detalle tres tipos de trayectorias de vuelo alrededor. Las dos primeras son las elipses espaciales con la nave espacial objetivo ubicada en el foco y en el centro de las elipses, respectivamente. La tercera es el círculo espacial. El método propuesto se puede extender fácilmente al diseño de formaciones de vuelo alrededor en un plano, que es muy sistemático y completo, y se discute específicamente el consumo de combustible de la entrada de control. Se realizan simulaciones numéricas para demostrar la eficiencia del método propuesto.
Descripción
Este documento investiga la formación de vuelo alrededor entre la nave espacial de servicio y la nave espacial objetivo. Inspirado en el movimiento orbital de la nave espacial bajo la gravedad de la Tierra, se propone una ley de guía analítica e intuitiva para el diseño de formaciones de vuelo alrededor en el espacio con maniobras de bajo empuje. Comenzando con la dinámica translacional relativa basada en la posición y velocidad relativas, la entrada de control de la ley de guía se diseña para contener dos partes. La primera parte es el término de avance, que convierte la dinámica relativa en un modelo de integración de segundo orden. La segunda parte es el término de gravedad artificial, que tiene expresiones similares a la gravedad de la Tierra e incluye el coeficiente gravitacional artificial y el vector del centro de gravedad artificial. Los dos parámetros anteriores se pueden diseñar para determinar el tamaño, la forma y el período de la trayectoria de vuelo alrededor. Específicamente, se discuten en detalle tres tipos de trayectorias de vuelo alrededor. Las dos primeras son las elipses espaciales con la nave espacial objetivo ubicada en el foco y en el centro de las elipses, respectivamente. La tercera es el círculo espacial. El método propuesto se puede extender fácilmente al diseño de formaciones de vuelo alrededor en un plano, que es muy sistemático y completo, y se discute específicamente el consumo de combustible de la entrada de control. Se realizan simulaciones numéricas para demostrar la eficiencia del método propuesto.