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Analytical Treatise on Endo-Atmospheric Fuel-Optimal Rocket Landings

Sagliano, Marco und Lu, Ping und Seelbinder, David und Theil, Stephan (2025) Analytical Treatise on Endo-Atmospheric Fuel-Optimal Rocket Landings. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 48 (3), Seiten 450-469. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.G008547. ISSN 1533-3884.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.G008547

Kurzfassung

While there is a strong current interest in and an increasing body of latest numerical work on fuel-optimal powered descent inside an atmosphere, little recent analytical understanding of the problem has been reported. This paper analyzes the endo-atmospheric fuel-optimal rocket landing problem in three-dimensional motion. The necessary conditions for the problem, that account for both propulsive and aerodynamic forces,are derived. They include the full set of costate equations, and the optimality conditions of the body attitude in terms of the angle of attack and sideslip angle. In contrast to a long-standing assumption of coordinated flight in the literature, it is shown that in general coordinated flight is not optimal, if sideslip modulation is allowed. Special cases, such as small-angle and in-plane motion, are analyzed and harmonized with the previous results that are well known in the literature. The analytical conditions derived in this paper can also serve as independent verification for numerical solutions obtained by direct methods in optimal control, or can be exploited for trajectory-design purposes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216750/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Analytical Treatise on Endo-Atmospheric Fuel-Optimal Rocket Landings
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sagliano, MarcoDLRhttps://orcid.org/0000-0003-1026-0693NICHT SPEZIFIZIERT
Lu, Pingplu (at) sdsu.eduNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seelbinder, DavidDavid.Seelbinder (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Theil, StephanStephan.Theil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5346-8091192797792
Datum:März 2025
Erschienen in:Journal of Guidance, Control, and Dynamics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:48
DOI:10.2514/1.G008547
Seitenbereich:Seiten 450-469
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:1533-3884
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Rocket Landing; Optimal Control; Aerodynamic Control; Trajectory Optimization; Indirect Methods; Verification and Validation
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt CALLISTO [RP]
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtsysteme > Navigations- und Regelungssysteme
Hinterlegt von: Sagliano, Marco
Hinterlegt am:26 Sep 2025 10:03
Letzte Änderung:26 Sep 2025 10:03

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