我的老師是學霸 第三百七十三章 落月【求訂閱！】

    第三百七十三章

    顧律先一步運算的是嫦娥四號探測器的運行軌道。

    因為這個相對來說較為簡單。

    打開電腦上的atlib，顧律開始緊張忙碌的工作。

    嫦娥四號探測器的軌道可以被簡單分為三部分。

    第一部分是地月轉移階段。

    這一階段是在地球上，將嫦娥四號探測器由長征運載火箭發射升空，使探測器離開地球軌道，向月球飛行，實現地月轉移。

    顧律錄入了一系列的參數，很快的得出了嫦娥四號探測器在這一階段的運行軌道。

    接著，便是探測器不斷向月球附近運行。

    當探測器抵達預定軌道後，完成近月制動。

    所謂的近月制動，就是給在地月轉移軌道高速飛行的衛星減緩速度，完成「太空剎車減速」，建立正常姿態，被月球的引力所吸引，進行環月飛行。

    因為當探測器飛行到月球附近時，它相對月球的速度要大於月球238公里/秒的逃逸速度，如果不減速，探測器將飛離月球。

    要實現繞月飛行的話，必須進行制動，要剎一下車，將飛行速度降低到月球逃逸速度以內，從而被月球引力捕獲。

    近月制動是衛星或探測器飛行過程中最關鍵的一次軌道控制。

    這一部分需要顧律做的東西，就要比地月轉移階段要麻煩很多。

    第一點，就是顧律必須要確定在近月制動過程中制動量的多少。

    雖然說，制動量過小的話，探測器會直接飛離月球。

    但一旦制動量過大的話，那後果會更加嚴重。

    因為探測器會直接撞擊向月球！

    所以，需要顧律去準確的衡量好其中的一個度。

    幸好，他們這個項目是嫦娥四號探月項目，而不是嫦娥一號。

    顧律有很多經驗可以借鑑。

    顧律抽過一摞草稿紙，在上面寫寫畫畫。

    得出一串數據後，顧律利用atlib建立模型模擬。

    而後，顧律得出一個結果。

    「7500n發動機！」

    顧律在草稿紙上將這個數字圈起來。

    在顧律的縝密計算後，得出整個近月制動的全過程

    在嫦娥四號探測器距離月球850公里時，開始近月制動。

    近月制動採用7500n變推力發動機。

    近月制動過程將持續290秒。

    制動完成後，嫦娥四號探測器將被月球捕獲，成功進入100k400k環月橢圓軌道。

    這就是整個近月制動的過程。

    這一過程並不複雜，簡單來說就是將探測器減速並推進預設軌道。

    顧律在電腦上模擬了一遍，將整個軌道圖繪製下來。

    第三個階段，繞月飛行。

    繞月飛行環節是最簡單的一個部分，指的是嫦娥四號探測器在環繞100k400k環月橢圓軌道運行的過程。

    該環月橢圓軌道的近月點是100公里，遠月點是400公里。

    只需要明確這兩個數據，繪製簡單的軌道圖就ok了。

    這部分工作簡單到只要稍微有點高中物理基礎的人都可以輕鬆做到。

    那麼，到目前為止，顧律第一大部分的工作算是基本完成了。

    嫦娥四號探測器從地球升空後，直至進入環月橢圓軌道，整個的運行軌道被顧律輕鬆繪製出來。

    其實，這部分的工作根本不需要出手。

    吳征隨便找個數學家，甚至找個稍微懂點物理的博士生過來，都可以輕鬆把這張軌道圖輕鬆畫出來。

    這部分內容的工作，只是順帶的而已。

    真正需要顧律費不少功夫去弄的，是整個落月階段各項參數和軌道的設置。

    …………

    落月階段，指的是探測器從環月橢圓軌道降落到月球表面的過程。

    同樣是整個探月計劃最核心，難度最高的環節。

    在最開始，嫦娥四號探測器應該是在近月點為100公里，遠月點為400公里的環月橢圓軌道上進行環月飛行。

    然後實施降軌控制，使嫦娥四號探測器進入近月點高度約15公里、遠月點高度約100公里的預定月球背面著陸準備軌道。

    這只是一個開始。

    在嫦娥四號進入著陸準備軌道後，需要在月球背面的近月點進行動力下降。

    整個動力下降過程又會分為6個階段，分別是主減速段、快速調整段、接近段、懸停段、避障段、緩速下降段。

    六個階段，那就意味著需要六套不同的系統參數。

    顧律需要一個個來計算。

    這需要相當龐大的計算工作量。

    顧律輕嘆了口氣，活動活動了手指，握緊筆開始工作。

    首先，是第一階段的主減速段。

    顧律根據吳征提供數據中的嫦娥四號構型特點，在此基礎上建立了小型月球探測器的導航、制導與控制系統(簡稱gnc系統)工作模型和質心、姿態動力學模型。

    模型中考慮了各個發動機推力偏心、偏斜產生的影響，並考慮了gnc系統離散的工作特性。

    然後，對末端水平速度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。

    利用克卜勒軌道的軌道參數與末端運動參數的對應關係，將末端運動參數約束轉化為軌道參數約束，從而將軌跡規劃問題轉化為有限推力變軌問題，進而通過最小二乘修正方法得到制導律。

    接下來，對末端高度約束條件下的主減速段制導律進行了研究。

    隨後，建立制導慣性極坐標系下的動力學方程，將目標約束量作為狀態量，使用偽譜法可以方便地求出一些參數的數值。

    在此基礎上，針對給定發動機的配置，研究了主減速段航程的取值範圍，並研究該範圍內的軌道特性，以四元數作為參數，並引入偏差四元數，構造擬歐拉角以消除目標姿態的雙值性，並利用攝動雙積分系統的時間最優控制設計了姿態控制，嘗試得出一個最優控制解。

    這樣，關於主減速段的數據便全部得出來了。

    什麼時候進入這一階段，發動力採用多大的動力，推力角度是多少度，制動時間是多久。

    這些數值在顧律通過複雜的計算後全部得出。

    然而，這是個六個階段中的第一階段。

    這就用去了顧律一個多小時的時間。

    後面還有另外五個階段，同樣是相當的複雜。

    「繼續肝吧！」

    顧律抬頭瞅了一眼掛表上的時間，已經是晚上七點多。

    顧律沒有去吃晚飯的心思，直接磕了一瓶疲勞藥劑後，繼續開始接著肝。

    按照目前這個速度，他恐怕是要通宵了。

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