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Re-Entry Trajectory Optimization for Mission Analysis

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Traiettoria di rientro durante la fase di analisi di missione

Nel presente lavoro viene descritto un metodo per l'ottimizzazione della traiettoria di rientro durante la fase di analisi di missione. La metodologia si basa sull'ottimizzazione sequenziale dell’angolo d’attacco e dell’angolo di bank. In particolare, viene prima effettuata l’ottimizzazione del profilo di angolo d’attacco al fine di ottenere un corridoio di rientro abbastanza largo e garantire quindi la capacità di reagire a condizioni off-nominal all’interfaccia di rientro. In questo modo si ottiene la possibilità di modulare il downrange per raggiungere le condizioni terminali all’interfaccia TAEM. La capacità di modulare il downrange viene determinata come differenza tra il downrange ottenuto con un valore minimo dell'angolo di bank e quello ottenuto con un valore massimo. Utilizzando il profilo ottimizzato di angolo d’attacco, viene poi calcolata una traiettoria di riferimento all'interno del corridoio di rientro attraverso l'ottimizzazione del profilo di angolo di bank. Questa ottimizzazione viene effettuata con lo scopo di minimizzare la distanza del punto finale della traiettoria dall'interfaccia TAEM assicurando che tutti i vincoli di missione siano soddisfatti. Il vantaggio di questa ottimizzazione sequenziale è quello di consentire la pianificazione del profilo di angolo d’attacco nominale e sfruttare le capacità del veicolo in termini di corridoio di rientro e di flessibilità nel modulare il downrange disponibile. La metodologia descritta è stata applicata ad un caso di studio riguardante la missione di rientro del veicolo FTB 3, un laboratorio volante progettato dal Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) per la validazione in volo di tecnologie abilitanti per il rientro atmosferico. I risultati mostrano che l'ottimizzazione del corridoio di rientro permette di sfruttarne efficacemente l’ampiezza migliorando così la flessibilità di missione.

 

 

Traiettoria di rientro durante la fase di analisi di missione<img alt="La figura mostra le traiettorie ottimizzate all’interno del corridoio di rientro." src="http://webtest.cira.it/PublishingImages/paper%20GNC-2.jpg" style="BORDER:0px solid;" />https://www.cira.it/it/spazio/sistemi-di-bordo-per-le-piattaforme-spaziali/gnc2-guida-navigazione-e-controllo/re-entry-trajectory-optimization-for-mission-analysis/Traiettoria di rientro durante la fase di analisi di missioneTraiettoria di rientro durante la fase di analisi di missione<p>​<span style="line-height:107%;font-family:calibri, sans-serif;font-size:11pt;"><font color="#000000">Nel presente lavoro viene descritto un metodo per l'ottimizzazione della traiettoria di rientro durante la fase di analisi di missione. La metodologia si basa sull'ottimizzazione sequenziale dell’angolo d’attacco e dell’angolo di bank. In particolare, viene prima effettuata l’ottimizzazione del profilo di angolo d’attacco al fine di ottenere un corridoio di rientro abbastanza largo e garantire quindi la capacità di reagire a condizioni off-nominal all’interfaccia di rientro. In questo modo si ottiene la possibilità di modulare il downrange per raggiungere le condizioni terminali all’interfaccia TAEM. La capacità di modulare il downrange viene determinata come differenza tra il downrange ottenuto con un valore minimo dell'angolo di bank e quello ottenuto con un valore massimo. Utilizzando il profilo ottimizzato di angolo d’attacco, viene poi calcolata una traiettoria di riferimento all'interno del corridoio di rientro attraverso l'ottimizzazione del profilo di angolo di bank. Questa ottimizzazione viene effettuata con lo scopo di minimizzare la distanza del punto finale della traiettoria dall'interfaccia TAEM assicurando che tutti i vincoli di missione siano soddisfatti. Il vantaggio di questa ottimizzazione sequenziale è quello di consentire la pianificazione del profilo di angolo d’attacco nominale e sfruttare le capacità del veicolo in termini di corridoio di rientro e di flessibilità nel modulare il downrange disponibile. La metodologia descritta è stata applicata ad un caso di studio riguardante la missione di rientro del veicolo FTB 3, un laboratorio volante progettato dal Centro Italiano Ricerche Aerospaziali (CIRA) per la validazione in volo di tecnologie abilitanti per il rientro atmosferico. I risultati mostrano che l'ottimizzazione del corridoio di rientro permette di sfruttarne efficacemente l’ampiezza migliorando così la flessibilità di missione.</font></span></p>

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