Методика проектирования оптимальной перелетной траектории Земля–Венера с использованием аэродинамического маневра в ее атмосфере с целью рассеивания избыточной энергии космического аппарата

Авторы

Николичев И. А.^*, Верещагин А. О.^1**, Сесюкалов В. А.^2***

1. Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», ВУНЦ ВВС «ВВА», 394064, Воронежская обл., г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, д. 54 а
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: ianikolichev@gmail.com
**e-mail: vereshagin762@gmail.com
***e-mail: ralfhp@yandex.ru

Аннотация

Разработан метод проектирования оптимальных траекторий, использующих аэродинамический маневр для выхода на низкую орбиту спутника планеты с подлетной траектории. Предложена схема решения соответствующей оптимизационной проблемы в «сквозной» постановке, предполагающей разбиение перелетной траектории космического аппарата (КА) на отдельные участки и комплексный анализ траектории. Сформирована модель оптимального управляемого движения центра масс космического аппарата на атмосферном участке. Получен полный набор условий оптимальности соответствующей задачи оптимального управления совместно с условиями стыковки. Предложенная методика проектирования траекторий апробирована при решении модельной задачи на примере анализа перелета Земля–Венера; по результатам полученного решения можно сделать вывод о возможности обеспечить эффективное рассеяние избыточной энергии КА при решении задач проектирования траекторий межпланетных перелетов.

Ключевые слова:

космический аппарат, принцип максимума, погружение в атмосферу, канонические преобразования, сквозная оптимизация, ограниченная задача четырех тел, разбиение траектории на участки, торможение в атмосфере

Список источников

1. Афанасьев А.П., Дикусар В.В., Милютин А.А. и др. Необходимое условие в оптимальном управлении. М.: Наука, 1990. 320 с.
2.  Зо М.Т. Анализ перехода космического аппарата на орбиту планеты с учетом торможения в атмосфере // Интернет-журнал «Науковедение». 2015. Т. 7. № 2. С. 101-109. DOI: 10.15862/29TVN215
3.  Иванов Н.М., Мартынов А.И. Движение космических летательных аппаратов в атмосферах планет. М.: Наука, 1985. 384 с.
4. Константинов М.С., Шевченко В.В. Проектно-баллистический анализ выведения космического аппарата на гелиоцентрическую орбиту с наклонением 30 градусов к плоскости солнечного экватора // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 144-154. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180657
5.  Косенкова А.В. Методика проектирования маневренного посадочного аппарата на поверхность Венеры: Дисс. ... канд. техн. наук. М., 2021. 235 с.
6.  Старинова О.Л., Шарипова А.Р. Применение пространственного аэродинамического маневра при выведении космического аппарата на орбиты галилеевых спутников Юпитера // Вестник Московского авиационного института. 2025. Т. 32. № 2. С. 173-181.
7.  Хайрер Э., Нерсетт С, Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи /Пер. с англ. И.А. Кульчицкий, С.С. Филиппова. М.: Мир, 1990, 512 с.