● 摘要
连续常值推力机动是空间飞行常用的轨道机动方式，在空间交会与星际航行使命中具有重要的应用价值。其中，小推力适合于地球轨道航天器交会机动，而切向或周向推力以及较大的正径向推力可用于脱离地球引力场的逃逸飞行，执行星际交会使命。本文从绝对运动与相对运动两方面讨论连续常推力机动。就绝对运动而言，可分为两种：（1）在极坐标系中，应用常推力作用下的质心运动方程，对机动推力的量值没有限制；在航天器交会应用中，对相对距离也无要求，这种方法是本文的重点内容。应用极坐标的方法可直接获得向径、径向速度、轨道速度等轨道参数随时间或极角（绕地心的转动角）的变化，便于分析轨道转移与逃逸运动，有助于飞行使命与运动轨迹的设计。特别是，若机动转移的初轨为圆轨道，在推力较小、飞行时间不长的情况下，应用无量纲形式运动方程，可获得具有工程应用价值的近似解。（2）应用以摄动（机动）加速度表示的高斯方程（Gauss’Equations），说明轨道根数的变化情况。该方法通常要求机动推力与地心引力之比是小量，这里，所谓“小量”通常为 。就相对运动而言，给出Hill微分方程，以及C-W分析解的一般形式与两点边值形式，相对运动方程要求相对距离与地心距之比是小量。此外，还给出 次推力机动模式的分析，它在工程应用中也很重要。最后给出常值推力机动在空间交会过程的具体应用，并分析绝对运动与相对运动的关系。在空间交会阶段，主要应用有：（1）远程导引段轨道修正，采用切向连续推力改变轨道半长轴（轨道周期）。（2）近程导引段寻的段，采用切向推力机动可显著减小速度增量；在接近段采用径向推力机动，可以提高安全性，转移时间相对较短。（3）最终逼近段，为使实际运动轨迹保持在设定的控制范围内，需施加控制机动，常推力加冲量机动是一种有效的控制方法。