超低軌微小衛(wèi)星由于軌道高度低,在軍事偵察、科學(xué)探測等應(yīng)用中具有獨特的優(yōu)勢,有良好的經(jīng)濟效益和廣闊的應(yīng)用前景。同時由于軌道高度低,與傳統(tǒng)的低軌衛(wèi)星相比,超低軌微小衛(wèi)星受到的大氣阻力要高出幾十個數(shù)量級,導(dǎo)致超低軌微小衛(wèi)星的壽命較短。因此需要對超低軌微小衛(wèi)星實施軌道維持控制,而以電推為主的微推具有高比沖、無燃料消耗、價廉等特點,更適用于微小衛(wèi)星的維持控制。本文基于超低軌微小衛(wèi)星的軌道維持問題,提出采用新型的真空電弧推力器對超低軌微小衛(wèi)星提供持續(xù)的微小控制力,并對微力進行標(biāo)定。本文主要研究內(nèi)容包括:首先,分析了在超低軌環(huán)境中不同攝動因素下的軌道漂移情況。基于衛(wèi)星軌道的高斯攝動運動方程,用數(shù)值解分析了在超低軌大氣阻力攝動和J2攝動因素作用下的軌道變化特性,計算結(jié)果表明在超低軌條件下大氣阻力會使軌道高度衰減迅速,給出了衰減速率,為基于微推的超低軌軌道維持提供了理論基礎(chǔ)和輸入條件。其次,提出了基于真空電弧微推的超低軌道維持策略。在考慮J2攝動和大氣阻力條件下,提出采用真空電弧微推的連續(xù)微推力來補償攝動力;由于單個微推開關(guān)壽命有限且推力太小,本文設(shè)計了微推力簇的構(gòu)型布局,在增大推力的同時提高了推力系統(tǒng)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

俄羅斯“琥珀-4K2-Kobalt”衛(wèi)星2009年3月17日歐空局發(fā)射了GOCE衛(wèi)星[13]

圖 1.1 俄羅斯“琥珀-4K2-Kobalt”衛(wèi)星 日歐空局發(fā)射了 GOCE 衛(wèi)星[13]，這是第一顆真正意義的重力梯度衛(wèi)星，但從該星體積以及質(zhì)量看屬于大衛(wèi)流探測，有助于開展對地球氣候變化問題的研究[14]。體構(gòu)型，長約 5m，直徑為 1m，重約 1t。其發(fā)射高度衛(wèi)星燃料消耗完后，軌道迅速衰減，在 2011 年 11 月 個離子發(fā)動機分別安裝在 GOCE 衛(wèi)星星體上，其離子推力狀態(tài)時，所需的電功率為 550W[15]。

圖 1.3 SLATS 衛(wèi)星展開效果圖m 公司研發(fā)的一顆對地成像偵察微小衛(wèi)星 NanoEye[17]。 200km、遠(yuǎn)地點高度 300km，預(yù)計飛行時間為 6 個月~1約 20.6kg，可攜帶數(shù)倍于自身重量的推進劑，因而具有 160km)執(zhí)行偵察任務(wù)。6 號，由中國科學(xué)院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院與中國科學(xué)院氣科學(xué)實驗衛(wèi)星(LX-1)成功發(fā)射，如圖 1.4 所示。該衛(wèi)今為止軌道高度最低的人造地球衛(wèi)星。該衛(wèi)星在軌連續(xù)薄大氣原位溫度和密度數(shù)據(jù)，用于建立精確大氣模型。大氣科學(xué)探索奠定了重要的基礎(chǔ)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電推進器動力系統(tǒng)衛(wèi)星軌道優(yōu)化控制仿真[J]. 韓寅奔,董泉潤.  航空計算技術(shù). 2018(02)
[2]真空弧推力器構(gòu)型設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 李嘯天,張?zhí)炱?吳先明.  真空與低溫. 2018(01)
[3]微陰極電弧推力器研究進展[J]. 耿金越,熊子昌,龍軍,沈巖,劉旭輝,陳君.  深空探測學(xué)報. 2017(03)
[4]磁增強環(huán)型真空弧推力器的研制[J]. 李嘯天,張?zhí)炱?吳先明,任亮.  真空與低溫. 2017(01)
[5]基于NI數(shù)據(jù)采集卡的虛擬儀器面板設(shè)計[J]. 韓濤,段世慧.  工程與試驗. 2016(04)
[6]真空電弧推力器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 任亮,張?zhí)炱?吳先明,李嘯天.  真空與低溫. 2016(05)
[7]淺談LabVIEW中采集數(shù)據(jù)的實時存儲和顯示方法[J]. 沈瑤,金印彬,楊黎暉.  高校實驗室工作研究. 2016(01)
[8]微波推力器獨立系統(tǒng)的三絲扭擺推力測量[J]. 楊涓,劉憲闖,王與權(quán),湯明杰,羅立濤,金逸舟,寧中喜.  推進技術(shù). 2016(02)
[9]國外超低軌衛(wèi)星計劃及環(huán)境效應(yīng)研究進展[J]. 姜海富,柴麗華,周晶晶,于錢,院小雪,臧衛(wèi)國,楊東升,武博涵.  環(huán)境技術(shù). 2015(05)
[10]超低軌道衛(wèi)星攝動特性分析及軌道維持方法[J]. 溫生林,閆野,易騰.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2015(02)

碩士論文
[1]可溯源微納力值測量系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與實驗研究[D]. 蔡雪.天津大學(xué) 2016
[2]基于滑模控制的超低軌道航天器姿態(tài)控制方法研究[D]. 邵漢斌.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[3]基于連續(xù)小推力空間太陽能電站靜止軌道保持方法研究[D]. 劉明洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]杠桿式高精度力源技術(shù)研究[D]. 王海軍.吉林大學(xué) 2014
[5]基于LabVIEW的光纖應(yīng)變數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計[D]. 沈嵐.河北工程大學(xué) 2010
[6]變臂比杠桿式精密力源技術(shù)的研究[D]. 王鵬.吉林大學(xué) 2009



本文編號：2931941