Zur optimalen Steuerung und Auslegung wurde ein direktes Mehrfachschießverfahren auf das Problem der Aufstiegsbahnoptimierung eines zweistufigen transatmosphärischen Raumtransportsystems vom Typ Sänger-II angewandt. Ausgangspunkt der Arbeit war die vollständige Optimierung der Aufstiegsbahn vom Start bis zur Rückkehr der Unterstufe zum Startort und dem Erreichen des Zielorbits der Oberstufe. Optimierung bedeutet hier die Bestimmung der Menge der Pareto-optimalen Punkte für zwei Kriterien; minimale Betankung und maximale Nutzlastmasse im Orbit. Die Modellierung des Systems erfolgte teilweise über mehrdimensionale Tabellendaten. Damit werden Nichtdifferenzierbarkeiten in die dynamischen Bewegungsgleichungen eingebracht, die bei indirekten Verfahren zu erheblichen Problemen in der praktischen Lösung führen. Zusätzlich waren diverse zustands- und steuerungsabhängige Beschränkungen entlang der Trajektorie zu erfüllen. Als potentielle Startorte werden Istres in Südfrankreich und Kourou in französisch Guayana betrachtet. Kourou hat dabei den Vorteil des äquatornahen Startplatzes. Da die realitätsnahe Modellierung des Systems im Zusammenhang mit der Größe der Aufabenstellung den Einsatz indirekter Optimierungsverfahren unpraktikabel macht, wurde das direkte Mehrzielverfahren PROMIS verwendet. Dadurch bleibt der Rechenaufwand durch die Mehrzieltechnik in handhabbaren Dimensionen. Ausgegangen wurde von einem fertig ausgelegten Fahrzeug, bei dem die Strukturmassen der beiden Stufen fest gegeben sind. Für die Oberstufe wird immer mit konstanter Absetzmasse gerechnet. Vereinfachend wird angenommen, daß in der Oberstufe Nutzlast und 'Betankung' gegeneinander ausgetauscht werden können. Die ganzheitliche Behandlung der Optimierungsaufgabe und die Behandlung der beiden Kriterien Betankung und Orbitalmasse lieferte dabei unerwartete Ergebnisse. Sowohl beim Start von Istres als auch beim Start von Kourou aus holt die optimale Trajektorie erst nach Westen aus, bevor sie zum Absetzpunkt für die Oberstufe führt. Besonders deutlich ist dieses Verhalten beim Startort Kourou. Das macht deutlich, daß die Trajektorien-Optimierung in den Entwurfszyklus integriert werden sollte. Dabei hilft auch die Betrachtung von mehr als einem Optimierungskriterium, was in dieser Arbeit exemplarisch demonstriert wurde.


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    Title :

    Mehrzielige Aufstiegsbahnoptimierung eines zweistufigen Raumtransportsystems mit luftatmenden Triebwerken


    Contributors:

    Publication date :

    1999


    Size :

    125 Seiten, 65 Bilder, 20 Tabellen, 53 Quellen


    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German