小推力航天器的地球—火星转移轨道混合设计方法

摘要

小推力航天器由于其推进系统的高比冲特性,变轨过程可节省大量推进剂,可用于未来火星探测的地球—火星轨道转移任务中。文章提出一种混合设计方法对小推力航天器的地球到火星的转移轨道优化问题进行求解。根据极大值原理确定小推力发动机的最优控制律,舍弃横截条件,将终端状态量误差和终端质量作为评价指标,采用人工免疫算法对伴随变量和飞行时间进行寻优;混合法、间接法和直接法求解结果表明,混合法比直接法的寻优时间缩短33%,推进剂消耗相当;混合法与间接法在推进剂消耗和状态量方面一致性好,表明混合法的结果接近最优。