带热流与溅落约束的运载火箭上升轨迹凸优化
最优化与控制
2020-09-01 v1
摘要
本文提出一种凸规划方法，用于优化多级运载火箭从离地到有效载荷注入目标轨道的上升轨迹，并考虑多种非凸约束，如整流罩抛除后的最大热流以及耗尽级段的溅落。采用无损与连续凸化将问题转化为一系列凸子问题。引入虚拟控制与缓冲区以保证过程的递归可行性，并实现一种更新参考解的先进方法来滤除可能阻碍收敛的不期望现象。采用 hp 伪谱离散格式以有限计算代价精确捕捉复杂的上升与返回动力学。基于数值结果讨论了算法的收敛性、计算效率与鲁棒性。以 VEGA 运载火箭向极地轨道的上升作为案例研究，讨论热流与溅落约束之间的相互作用。最后，给出了运载火箭运载能力对不同溅落位置灵敏度的分析。
引用
@article{arxiv.2008.13239,
title = {Convex Optimization of Launch Vehicle Ascent Trajectory with Heat-Flux and Splash-Down Constraints},
author = {Boris Benedikter and Alessandro Zavoli and Guido Colasurdo and Simone Pizzurro and Enrico Cavallini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.13239},
year = {2020}
}
备注
2020 AAS/AIAA Astrodynamics Specialist Virtual Lake Tahoe Conference