本文關(guān)鍵詞：基于GEO衛(wèi)星的小推力推進(jìn)器構(gòu)型設(shè)計(jì)與軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 小推力推進(jìn) GEO衛(wèi)星 推力器配置 軌道優(yōu)化 低可探測(cè)性

【摘要】：為滿足高承載和高壽命地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星的發(fā)展要求,以電推進(jìn)為代表的小推力推進(jìn)在GEO衛(wèi)星平臺(tái)上的應(yīng)用成為現(xiàn)今的研究熱點(diǎn)。不同于傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn),小推力推進(jìn)比沖高、推力精確可控,用于長(zhǎng)時(shí)間遠(yuǎn)距離GEO衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移可以提高衛(wèi)星載荷比,增加任務(wù)回報(bào)。然而,由于小推力推進(jìn)器的推力一般在幾十毫牛到幾百毫牛之間,使衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移花費(fèi)的時(shí)間格外長(zhǎng),且轉(zhuǎn)移過(guò)程中衛(wèi)星暴露給地面跟蹤探測(cè)設(shè)備的可能性增加,衛(wèi)星的低可探測(cè)性不能得到保證。本文主要針對(duì)小推力推進(jìn)器在GEO衛(wèi)星平臺(tái)上的應(yīng)用進(jìn)行研究。研究小推力推進(jìn)器在衛(wèi)星平臺(tái)的構(gòu)型設(shè)計(jì),及各構(gòu)型配置完成空間任務(wù)的可行性。重點(diǎn)進(jìn)行小推力推進(jìn)地球同步轉(zhuǎn)移軌道(GTO)到地球靜止軌道轉(zhuǎn)移關(guān)鍵技術(shù)的研究,以縮短軌道轉(zhuǎn)移時(shí)間、提高衛(wèi)星的低可探測(cè)性。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,對(duì)小推力推進(jìn)衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)模型和空間環(huán)境進(jìn)行研究。詳細(xì)分析了軌道運(yùn)動(dòng)的經(jīng)典動(dòng)力學(xué)方程和改進(jìn)春分點(diǎn)方程的特點(diǎn),分別用于小推力變軌的分析和計(jì)算。后對(duì)變軌空間環(huán)境因素進(jìn)行逐一研究,指出地影和攝動(dòng)是影響小推力變軌的重要因素。其次,研究小推力推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)的推力器構(gòu)型設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了四推力器、八推力器和十六推力器構(gòu)型配置方案,并詳細(xì)分析了各配置的空間任務(wù)可行性。著重對(duì)十六推力器的復(fù)雜構(gòu)型設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,提出了姿軌一體控制推力分配方法,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。然后,研究小推力推進(jìn)GTO軌道到GEO軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)和優(yōu)化�？紤]變軌任務(wù)約束、空間地影和攝動(dòng)影響,提出了基于控制參數(shù)分析的小推力推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移方法。進(jìn)一步建立推力器誤差模型、統(tǒng)計(jì)推力器開關(guān)次數(shù),研究推力器誤差和推力器壽命對(duì)變軌的影響。通過(guò)仿真驗(yàn)證該方法的有效性和可靠性。最后,對(duì)軌道轉(zhuǎn)移中衛(wèi)星的低雷達(dá)可探測(cè)性進(jìn)行研究。針對(duì)低雷達(dá)可探測(cè)衛(wèi)星的特點(diǎn),以具有低雷達(dá)散射面積(RCS)的衛(wèi)星為研究對(duì)象,提出了衛(wèi)星在雷達(dá)探測(cè)區(qū)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)低雷達(dá)可探測(cè)性,設(shè)計(jì)了基于低可探測(cè)約束的小推力推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移方案,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上,開展小推力推進(jìn)GEO軌道轉(zhuǎn)移仿真平臺(tái)的研究,對(duì)平臺(tái)的關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】：小推力推進(jìn) GEO衛(wèi)星 推力器配置 軌道優(yōu)化 低可探測(cè)性
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V43;V412.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 論文研究背景及研究意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-22
• 1.2.1 小推力推進(jìn)發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 小推力推進(jìn)器配置發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.2.3 小推力軌道轉(zhuǎn)移技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀20
• 1.2.4 衛(wèi)星低可探測(cè)性發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排22-24
• 第二章 小推力推進(jìn)衛(wèi)星軌道模型研究24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 小推力轉(zhuǎn)移軌道任務(wù)分析24-25
• 2.3 小推力推進(jìn)衛(wèi)星軌道動(dòng)力學(xué)模型25-29
• 2.3.1 經(jīng)典動(dòng)力學(xué)根數(shù)及動(dòng)力學(xué)方程26-28
• 2.3.2 改進(jìn)春分點(diǎn)軌道根數(shù)及動(dòng)力學(xué)方程28-29
• 2.4 小推力推進(jìn)衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移環(huán)境動(dòng)力學(xué)模型29-32
• 2.4.1 地球非球形引力攝動(dòng)29-30
• 2.4.2 大氣阻力攝動(dòng)30
• 2.4.3 第三體攝動(dòng)30-31
• 2.4.4 太陽(yáng)輻射壓攝動(dòng)31
• 2.4.5 地影31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 小推力推進(jìn)衛(wèi)星推力器構(gòu)型設(shè)計(jì)和分析33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 小推力推進(jìn)衛(wèi)星構(gòu)型設(shè)計(jì)和任務(wù)可行性分析33-37
• 3.2.1 四電推力器構(gòu)型配置34-35
• 3.2.2 八電推力器構(gòu)型配置35-36
• 3.2.3 十六電推力器構(gòu)型配置36-37
• 3.3 十六推力器姿軌一體控制推力分配方法37-43
• 3.3.1 推力分配數(shù)學(xué)模型建立37-40
• 3.3.2 姿軌一體控制推力分配方法40-41
• 3.3.3 仿真驗(yàn)證41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 第四章 小推力推進(jìn)GEO衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)45-61
• 4.1 引言45-46
• 4.2 小推力軌道轉(zhuǎn)移環(huán)境約束分析46-48
• 4.2.1 軌道轉(zhuǎn)移過(guò)程攝動(dòng)分析46
• 4.2.2 軌道轉(zhuǎn)移過(guò)程地影分析46-48
• 4.3 基于控制參數(shù)分析法小推力軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)48-52
• 4.3.1 變軌分析和方案設(shè)計(jì)48-51
• 4.3.2 控制參數(shù)確定51-52
• 4.4 推力器誤差模型建立52
• 4.5 龍格庫(kù)塔法52-54
• 4.6 仿真與分析54-60
• 4.6.1 仿真條件設(shè)置54
• 4.6.2 仿真分析54-59
• 4.6.3 考慮推力器誤差轉(zhuǎn)移結(jié)果59-60
• 4.7 本章小結(jié)60-61
• 第五章 基于低可探測(cè)約束衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)開發(fā)61-75
• 5.1 引言61-62
• 5.2 基于低可探測(cè)約束衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移姿態(tài)控制方案設(shè)計(jì)62-65
• 5.2.1 地面雷達(dá)探測(cè)區(qū)域判斷和建模62-63
• 5.2.2 推力控制角與姿態(tài)角的關(guān)系確定63-65
• 5.2.3 低可探測(cè)約束區(qū)衛(wèi)星姿態(tài)控制65
• 5.3 基于低可探測(cè)約束衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移姿態(tài)控制65-68
• 5.4 仿真分析68-71
• 5.4.1 單雷達(dá)探測(cè)仿真分析68
• 5.4.2 多雷達(dá)探測(cè)仿真分析68-70
• 5.4.3 仿真分析70-71
• 5.5 仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)71-74
• 5.5.1 仿真平臺(tái)模塊設(shè)計(jì)71-72
• 5.5.2 MATLAB GUI開發(fā)72
• 5.5.3 仿真平臺(tái)運(yùn)行界面72-74
• 5.6 本章小結(jié)74-75
• 第六章 全文總結(jié)與展望75-77
• 6.1 本文工作總結(jié)75-76
• 6.2 后續(xù)工作展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文82-83

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 汪洋;韓長(zhǎng)喜;;美國(guó)“太空籬笆”計(jì)劃概述[J];現(xiàn)代雷達(dá);2014年03期

2 禹凱;徐明;賈英宏;徐世杰;;基于離子推進(jìn)技術(shù)的軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2013年05期

3 孫兆偉;仲惟超;張世杰;張健;;大氣阻力攝動(dòng)下平均軌道根數(shù)在軌實(shí)時(shí)確定方法[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2013年10期

4 周志成;王敏;李烽;蔡國(guó)飆;湯海濱;;我國(guó)通信衛(wèi)星電推進(jìn)技術(shù)的工程應(yīng)用[J];國(guó)際太空;2013年06期

5 段傳輝;陳荔瑩;;GEO衛(wèi)星全電推進(jìn)技術(shù)研究及啟示[J];航天器工程;2013年03期

6 曹華文;李傳榮;李子揚(yáng);劉U，

本文編號(hào)：878064