1.2.2 进入轨道过渡段

由于航天器在绕天体运动时，其轨道是不与天体稠密大气层相交的椭圆轨道，因此进入式航天器脱离原运行轨道转入进入轨道后，在进入大气层之前仍有一段运行轨道处于真空环境下，在此阶段航天器仍然是按天体力学规律自由飞行。于是，将从制动发动机工作结束点至进入大气层上边界点间的自由飞行段称为进入轨道过渡段。实际上大气层的上边界是不存在的，是人为划分的，例如一般将地球大气层上边界高度取为80～120km。在进入轨道过渡过段，航天器的质心轨道一般不加以控制，只对姿态进行控制，航天器仅在天体引力的作用下作自由下降飞行。

进入轨道过渡段可由航天器在制动发动机工作结束点的速度、位置以及在天体引力作用下自由飞行段的运动规律求得。

如图1-3所示，当进入式航天器在运行轨道上完成任务后，脱离其运行轨道ε1，转入进入轨道ε2,ε2在E点与稠密大气层的上界相交，E点称为进入点，进入器在E点之前的轨道称为过渡段，进入器在E点的速度ve称为进入速度，与当地水平所形成的夹角θe称为进入角。进入点E处以天体质心为原点Op的矢径的模re再减去天体的半径，就是稠密大气层的厚度，也就是进入点E的高度。从E点起进入器就进入大气层，此时进入器的运动不仅受天体引力的作用，还明显地受到大气气动力的作用。

图1-3 进入轨道的过渡段

实际上从ε1到ε2不是在一个点A上完成的，制动发动机获得制动速度Δv需要一定的工作时间。不过制动发动机的工作时间相对说来很短，因此在分析ε1及ε2时，把离轨看作在一个离轨点A上实现的过程可使问题简化。

在轨道平面上，航天器的运行轨道ε1上任一点A的矢径的模rA计算公式如下：

式中，a1——ε1的椭圆半长轴；

e1——ε1的椭圆偏心率；

δA——点A处矢径的真近点角。

为了节省制动能量和便于实施指令控制和跟踪，一般离轨点A总是选在ε1的上半部（rA随时间增大而减小的部分），使A点矢径的辐角δA≥π。由图1-3可以看出，由于制动速度的作用，轨道各点的矢径的模rA，从A点到E点为止，一直在减小。进入器沿轨道ε2越来越接近天体。

在给定δA和已知v1及θ1，也就是给定进入器的离轨点A的位置时，离轨点A到进入点E之间的航程角δb的大小，由过渡段轨道ε2的轨道要素决定，过渡段轨道ε2可由A点的位置、离轨速度v2，按中心力场的定律求得，进入点E就是ε2与天体大气层上界相交之点。

进入器的进入状态，即进入点E的位置、进入速度ve和进入角θe，对进入器能否安全进入大气层有决定性的影响。安全进入大气层就是确保在假定降落伞减速系统工作正常的条件下，进入器能够在进入走廊内进入大气层，通过大气层时的最大减速过载及其持续时间在规定范围之内，产生的热量不会损坏进入器，以及进入器能够在指定的区域或地点着陆。

当给定一个适当的进入速度ve，或给定一个进入角θe，或给定一定航程角δb（即给定进入点E）时，都可以从离轨点算出一族满足安全进入条件的制动段和过渡段轨道。θe的大小与最大过载、最大热流和总吸热量有直接关系。要通过对制动段参数的选择来满足对θe的要求。