一种共面椭圆轨道间的绳系卫星转移轨道设计方法与流程

文档序号:20933548发布日期:2020-06-02 19:13阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种共面椭圆轨道间的绳系卫星转移轨道设计方法,其特征在于步骤如下:

步骤1:组合体起旋

初始时刻,平台星运行于初始轨道,目标星位于平台轨道径向方向,系绳自然伸长;平台星主推力器与系绳垂直,即安装在其轨道切向方向;采用主推力器与系绳垂直配置的构型可以避免推力互相抵消,节约燃料消耗量;该阶段利用平台星推力f,使得组合体以角速度ωθ旋转,持续时间为δt1;

步骤2:组合体旋转飞行

该阶段主推力器关闭,组合体以角速度ωθ绕质心旋转,持续时间为半个轨道周期;旋转过程中,离心力使系绳保持张紧,有效避免由于推力关闭段引起的系绳松弛现象,防止两端绑体碰撞;

步骤3:剪断系绳后的转移轨道要素计算

由步骤2知,组合体以角速度ωθ绕质心旋转,在转角θ处剪断系绳,可得两端卫星的位置、速度矢量分别为:

其中,dp、dd分别为平台星、目标星与组合体质心之间的质心距离;

由式(1)可以计算得到两端绑体的轨道位置及速度矢量ri,vi(i=p,d),分别为:

其中r,v分别为组合体质心的位置和速度矢量;

由式(2)可以计算得到剪绳后的偏心率矢量ei和半长轴ai为:

其中ri=|ri|,vi=|vi|,偏心率ei=|ei|,从而可以确定剪绳后目标星与平台星的轨道;剪断系绳后,两端绑体获得方向相反、大小与质量成反比的速度增量,从而使目标星运行到期望的目标轨道,而平台星机动到其他轨道或返回初始轨道。


技术总结
本发明涉及一种共面椭圆轨道间的绳系卫星转移轨道设计方法,针对绳系卫星脉冲机动间由于推力关闭带来的组合体两端绑体的潜在碰撞风险,提出使组合体绕质心自旋,用离心力使系绳保持张紧的变轨策略;在组合体运动到远地点附近时,提出通过剪断系绳获得期望的速度增量的策略,与霍曼转移相比,该方法最多可以节约二分之一的燃料消耗。

技术研发人员:孟中杰;贾程;黄攀峰
受保护的技术使用者:西北工业大学
技术研发日:2020.02.13
技术公布日:2020.06.02
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