PDF《卫星轨道基础》

4/18/2013

1 卫星轨道基础 刘万科、楼益栋 空间定位与导航工程研究所 8.

轨道机动 8.1 轨道调整 8.2 轨道改变 8.3 轨道转移 8.4 轨道拦截 8.5 星座轨道控制

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2 轨道机动 ?定义 卫星在控制系统 作用下,依靠星 上的动力装置改 变其轨道根数, 确保卫星应用任 务的实施. ?星载动力装置 来完成

3 轨道机动的方法 ? 轨道机动的冲量法 ?假设发动机推力充分大,在瞬间就能获得所需要的速 度增量,将卫星转移到设计轨道. ?多用于方案论证与初步设计阶段 ?研究的轨道机动问题包括 ? 轨道调整 ? 轨道改变 ? 轨道转移 ? 轨道机动的制导方法 ?考虑了发动机推力是一个有限量.轨道根数的改变不 是瞬间完成,而是有一定的时间过程. ?制导方法就是研究在轨道根数改变过程中发动机的工 作程序

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3 思考题 ?圆轨道的近地点高度为300km,求卫星过近 地点的速度 ?椭圆轨道的近地点高度为300km,远地点高 度为1200km,求卫星过近地点的速度 ?如果在近地点减小卫星运行速度,卫星轨道 形状的变化

5 轨道机动类型和所需速度增量的关系

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4 轨道调整 ?利用推力来消除轨道根数的微小偏差,所 用的速度增量较小,相应的小推力加速度 可视为摄动加速度. ?根据轨道根数的调整量,计算能量最省的 发动机工作点,各个方向的速度增量 ?用轨道摄动方法研究轨道调整

7 Δ 与? 的关系

8 在轨道坐标系中,各方向的速度增量分别为? r r t t h h v f t v f t v f t ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?

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5 轨道周期的调整①

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2 a T ? ? ?

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3 r t dT a e f v e f v T p ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? 为了提供? , ? ,要求发动机推力方向必须在轨道面内,若航 天器的纵平面与轨道面重合,安装在纵平面内的发动机提供 的 瞬时速度增量? sin cos r t v v v v ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 轨道周期的调整②

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0 3 , p dT v T a F f ? ? ? ? ? ? 当 给定时,则所需的瞬时速度增 量? 为航天器真近点角 和 的函数. 要使速度增量? 达到最小,则min max 0,

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0 dT F F dT F F ? ? ? ? ? ? ? ? ? 如何求 , 的极大值? 4/18/2013

6 11 如何求 , 的极大值? 1. 先给定 ,求 的局部最小值 2. 选择 ,求 的全部最小值 ? ? ? ? , sin sin