一种探月返回轨迹大气层内外联合规划制导算法研究

尤志鹏，杨 勇，刘 刚，郑宏涛

（中国运载火箭技术研究院，北京，100076）

0 引 言

月球探测技术是当前深空探测的重点领域，当前对月球返回轨道的研究得到广泛的关注。通常基于双二体模型，在月球影响球边缘进行轨道拼接，从而形成完整的大气层外返回轨道。轨道设计过程中对再入过程考虑较少，往往对飞行器可用过载等要求较高且再入过程中往往需要较大横程能力来调整状态偏差。

各国学者对返回轨迹及其中途修正技术已经有了较为深入的研究。美国早在阿波罗登月时期就对月地返回轨道开展了深入研究[1,2]，但进行了假设，模型较为简单。Hui Yan 等[3]进一步考虑了地球引力、月球引力、太阳引力等联合作用下月地轨迹优化修正问题，为探月轨道详细设计提供了参考。周亮等[4]基于双体模型详细研究了探月直接返回和间接返回轨迹的性质，仿真分析了各设计参数对月地返回轨道的影响，方法简单直观，易于分析搜索目标轨道。郑爱武等[5]基于Lambert 算法设计初始转移轨道，并结合精确的轨道动力学模型，利用循环搜索算法得到满足各约束条件的转移轨道。

月球探测器返回制导技术也得到了广泛关注。Z.R.Putnam 等[6]深入研究了跳跃式再入问题，并将数值校正预测制导律与传统阿波罗再入制导律进行了对比分析，展示了预测校正制导的优越性。该文献研究了不同再入轨迹倾角及纵向航程下最大横程能力，这对初始指向角设计具有参考意义。……