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研究了航天器气动力辅助最优异面变轨问题,将该过程分为离轨、大气飞行和入轨3个阶段,分别建立了相应的动力学方程及约束方程.通过增加一个约束条件的手段,把传统的三脉冲轨道平面改变问题转化为双脉冲变轨问题,优化目标是获得第一次速度冲量引起的最优轨道倾角改变量和航天器大气飞行段轨迹.采用＂遗传算法＋Gauss伪谱法＂二层优化方法对这类蕴含变量优化的最优控制问题进行求解,并与间接法和序列梯度恢复法进行了比较.仿真结果表明,该方法逻辑简单,易于实现,鲁棒性好,适于求解此类二层优化问题.