針對類天宮航天器復(fù)雜結(jié)構(gòu)外形迎風(fēng)面積的精確計算問題,提出了一種在軌飛行期間迎風(fēng)面積的計算模型。該模型考慮航天器姿態(tài)變化和帆板轉(zhuǎn)動因素,在航天器本體系下建立經(jīng)緯度網(wǎng)格,將三維的投影方向矢量轉(zhuǎn)化為二維的經(jīng)度、緯度;基于圖形學(xué)幾何投影方法,對投影經(jīng)度、投影緯度、帆板轉(zhuǎn)角模型參數(shù)按照一定顆粒度離線窮舉,計算各種參數(shù)狀態(tài)的迎風(fēng)面積,離線建立航天器迎風(fēng)面積模型;軌道計算過程中,根據(jù)航天器在軌飛行模式確定該時刻的姿態(tài)和帆板轉(zhuǎn)動角度,通過迎風(fēng)面積模型插值獲得迎風(fēng)面積。應(yīng)用該方法計算天宮一號長期在軌飛行階段的迎風(fēng)面積,對不同時間尺度的變化規(guī)律進(jìn)行了分析,驗證了方法的有效性。 

【文章來源】：載人航天. 2020,26(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

類天宮航天器迎風(fēng)面積計算方法

使用樹結(jié)構(gòu)表示航天器活動部件之間的層次連接關(guān)系和運動狀態(tài)。樹結(jié)構(gòu)的節(jié)點對應(yīng)一個航天器部件,使用非結(jié)構(gòu)三角網(wǎng)格表征該部件實體的幾何外形信息,可逼近任何復(fù)雜外觀和結(jié)構(gòu)的航天器,提高模型表示精度[10-11],同時降低網(wǎng)格數(shù)量。利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格表示航天器如圖2所示,幾何形狀信息里包括頂點和面片兩部分信息,其中頂點信息包括所有頂點的三維坐標(biāo),面片信息包括組成幾何形狀外表面所有面片的頂點序號。按照航天器的結(jié)構(gòu),對不同部分使用單獨的三角網(wǎng)格進(jìn)行表示,平緩表面網(wǎng)格稀疏,彎曲表面使用更稠密網(wǎng)格擬合。2.2 幾何投影

航天器迎風(fēng)面積幾何投影原理如圖3所示。以航天器相對大氣的速度矢量方向為投影方向,利用計算機(jī)圖形學(xué)方法[11],對航天器幾何網(wǎng)格進(jìn)行投影,在垂直于投影方向的投影面產(chǎn)生航天器投影的影像。通過計算影像所占面積大小,即可確定航天器的投影面積。3 迎風(fēng)面積建模方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用TLE數(shù)據(jù)判別天宮一號目標(biāo)飛行器姿態(tài)[J]. 張煒,崔文,田鑫,雷園,劉興.  載人航天. 2018(06)
[2]應(yīng)用陰影圖的航天器迎風(fēng)面積計算方法[J]. 楊成,唐歌實,李勰,陳光明.  計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2015(11)
[3]天宮飛行器低軌控空氣動力特性一體化建模與計算研究[J]. 李志輝,吳俊林,彭傲平,唐歌實.  載人航天. 2015(02)
[4]一種航天器有效迎風(fēng)面積的求解方法[J]. 朱戰(zhàn)霞,裴韶彬,唐歌實,李勰,馬家瑨.  飛行力學(xué). 2014(03)
[5]一種OpenGL中3D Studio模型的讀取與控制方法[J]. 孫偉,張琦,郭松輝.  儀器儀表學(xué)報. 2005(S2)



本文編號：3143740