嵌入轨迹优化的火箭系列同步尺寸设计

本文提出了一种能够满足多种任务、并考虑飞行器间通用性的火箭系列尺寸设计流程。该流程旨在充分利用在多款有效载荷能力完全不同的火箭间共享通用部件的优势，从而在设计火箭系列时实现成本节约。作为所提火箭系列设计方法的基础，首先将单枚火箭的集成尺寸设计与轨迹优化表述为一个最优控制问题。该表述能以易处理的方式求得最优尺寸及轨迹结果。在此基础上，所提火箭系列设计方法用于：1) 确定火箭系列设计问题的可行设计空间（即通用性检验）；2) 若确定存在可行设计空间，则通过求解一个将最优控制问题作为子问题嵌入的优化问题，在该可行空间内最小化代价函数。以一个由消耗性与可重复使用发射器组成的火箭系列为案例，验证了所提流程的新颖性。