Динамика траектории вертикальной ракеты-носителя

Я использовал Программу НАСА по оптимизации смоделированных траекторий (POST) для разработки кода оптимизации траектории с тремя степенями свободы для полета ракеты-носителя на орбиту. Динамика интегрирована в геоцентрированную инерциальную (ECI) рамку, где вектор ускорения тяги и вектор ускорения сопротивления моделируются в рамке Body (B) и преобразуются в рамку ECI, в то время как вектор гравитационного ускорения задается непосредственно в рамке ECI. Насколько я понимаю, кадр B и географический (G) кадр (известный как кадр северо-восток-вниз) представляют собой вращающиеся системы отсчета, в отличие от ECI.

Трансляционные уравнения движения

Преобразование между кадрами B и G очевидно, однако для перехода от G к ECI или наоборот были некоторые неустановленные сбои, особенно для преобразования вектора ускорения из кадра B (для перехода к кадру ECI) и преобразования вектора относительной скорости от ECI (к перейти к кадру B)

На этом фоне у меня вопросы:

  1. Общеизвестно, что для летательного аппарата с вертикальным запуском угол относительной траектории полета (в системе G) должен составлять 90 градусов во время вертикального полета, т.е. вектор относительной скорости в системе G не должен быть равен нулю только в одном компоненте. Однако это не так, исходя из приведенных выше предпосылок, что может быть причиной этого?

  2. Отсутствует ли конкретный компонент при преобразовании вектора ускорения тяги из кадра G в кадр ECI, кроме самой матрицы преобразования?

Матрица преобразования ECI в G-кадр

Ответы (1)

Однако это не так, исходя из приведенных выше предположений, что может быть причиной этого?

В связанной статье есть причина: «Эти специальные параметры необходимы для моделирования определенных физических ограничений, которые не моделируются в уравнениях движения». Физическое ограничение в случае вертикального запуска очень простое: ракета-носитель не должна сталкиваться с пусковой вышкой.

Многие ракеты-носители не запускаются строго вертикально. Вместо этого они сразу же немного наклоняются назад, так что тяга отталкивает нос машины от пусковой башни. Чуть позже они снова выпрямляются до местной вертикали, чтобы хвост не попал в пусковую башню.

Влияние этих самых первых маневров на прогнозируемую оптимальную траекторию с помощью таких алгоритмов, как POST, по сути, заключается в шуме. Проще всего сделать с точки зрения, подобной POST, - это предположить, что ракета запускается вертикально (вертикально с точки зрения, ориентированной на Землю, фиксированной на Земле) в течение первых десяти-двадцати секунд запуска.

Отсутствует ли конкретный компонент при преобразовании вектора ускорения тяги из кадра G в кадр ECI, кроме самой матрицы преобразования?

Нет. Реальная сила, такая как тяга (в отличие от фиктивной силы), является одним и тем же вектором во всех ньютоновских системах отсчета. Это, конечно, предполагает, что ньютоновская механика действительна. Это правильное предположение для низких скоростей по сравнению со скоростью света, возникающих во время запуска.

Динамика траектории вертикальной ракеты-носителя
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v