薛梦轩-卫星工程概论(上)PPT课件

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卫星工程概论（上）汇报人：薛梦轩1-

1目录卫星工程概论空间环境影响卫星轨道概论卫星总体设计2-

2目录卫星有效载荷卫星结构机构姿态轨道控制卫星热力控制3-

31卫星工程概论GeneralityofSatelliteEngineer4-

4卫星工程概论航天与卫星工程航天技术又称空间技术，是指为航天活动提供技术手段和保障条件的综合性工程技术。是指利用航天技术及其开发的空间资源在国民经济、国防建设、文化教育和科学研究等领域的各种应用技术的统称。是指地球大气层以外的可为人类开发和利用的各种环境、能源与物质资源，如空间高远位置、高真空、超低温、强辐射、微重力等。空间应用空间资源航天是指进入、探索、开发和利用太空（即地球大气层以外的宇宙空间，又称外层空间）以及地球以外天体的各种活动的总称，包括航天技术、空间应用、空间科学三大部分。5-

5010203三大领域之间关系航天技术是为空间应用和空间科学提供技术手段和保障条件。空间科学是为航天技术和空间应用的持续发展提供研究基础。空间应用是运用航天技术成果转化为实现生产力和国防实力，并对航天技术和空间科学发展提出需求。卫星工程概论航天与卫星工程6-

6航天器航天运输系统12航天发射场3航天测控网4应用系统组成的完成特定航天任务的工程系统5要实现航天活动，就要建立庞大的以航天器为核心的航天工程系统，简称航天系统，航天系统由以下几部分组成。航天系统卫星工程概论航天与卫星工程7-

7卫星应用是指利用卫星技术及其开发的空间资源在国民经济、国防建设、文化建设和科学研究等领域的各种应用技术的统称，主要包括以下四个部分。卫星通信卫星遥感卫星空间科学应用卫星导航（定位）卫星工程概论航天与卫星工程8-

8卫星应用的技术功能要通过卫星应用系统实现。卫星应用系统一般由人造卫星和地面应用系统及其有关系统或设备组成。主要包括以下几部分：卫星应用系统卫星工程概论卫星通信系统卫星气象观测（遥感）系统12卫星资源勘测（遥感）系统3卫星海洋观测（遥感）系统4卫星导航（定位）系统5卫星侦查系统6卫星空间科学应用系统7航天与卫星工程9-

9航天器按是否载人可分为无人航天器和载人航天器两大类，和具体分类如图所示：卫星工程概论人造卫星分类与应用航天器无人航天器载人航天器人造地球卫星空间站载人飞船航天飞机空间探测器科学卫星技术试验卫星应用卫星月球探测器行星和行星际探测器卫星载人飞船登月载人飞船10-

10科学卫星是用于科学探测和研究的人造卫星，主要包括空间物理探测卫星、天文卫星、微重力科学实验卫星等。是用于空间技术可空间应用技术的原理性或工程性试验的人造卫星。是直接为国民经济、军事活动和文化教育服务的人造卫星，在各类卫星中发射数量最多，种类也最多。技术试验卫星应用卫星人造地球卫星是指环绕地球运行（至少一周）的无人航天器，是发射数量最多用、途最广的航天器，其种类繁多，分类方法各异，若按用途分，可分为科学卫星、技术试验卫星、应用卫星三大类。卫星工程概论人造卫星分类与应用11-

11卫星由若干分系统组成按基本功能划分，可分为有效载荷和卫星平台两大部分。其中有效载荷是指卫星上直接完成特定任务的仪器、设备或系统，又称专用系统，是卫星的核心部分，不同用途卫星的主要区别在于装有不同的有效载荷。有效载荷按用途大致可分为以下四种大类：这类有效载荷用于探测空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备、系统以及实验生物、各类实验件等。这类有效载荷用于中继无线电动信息的仪器、设备和系统，主要包括各种通信转发器和通信天线。这类有效载荷用于对地观测的各类遥感器，例如可见光照相机、多光谱照相机、多频段扫描仪、微波辐射计等。这类有效载荷用于提供空间基准信息和时间基准信息的各种仪器、设备和系统，主要包括无线电信标机、原子钟等。科学探测和实验类有效载荷信息传输类有效载荷信息获取类有效载荷信息基准类有效载荷卫星工程概论卫星的组成系统12-

12卫星平台是由保障系统组成的、可支持一种或几种有效载荷的组合体。保障系统是指为有效载荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服务的各分系统的总称，由以下九部分组成。卫星平台卫星工程概论结构与机构分系统热控制分系统12电源分系统3姿态与轨道控制分系统4卫星的组成系统推进分系统测控分系统56数据管理分系统7总体电路分系统8返回分系统913-

13人造卫星本身具有很多工作和技术特点，主要表现在：运动方式、环境条件、长寿命高可靠、自动化程度、技术密集、系统整体性等方面。卫星工程概论卫星和卫星工程特点卫星工程是研制和管理人造卫星的综合型工程技术，也是指某一项卫星的研制任务或建设项目。由于卫星自身工作和技术的特殊性，使得卫星工程具有一些显著的特点。卫星工程特点主要反映在：设计特点、试验特点、制造特点、管理特点四个方面。14-

14我国卫星研制工作始于20世纪50年代末期。经过40多年的艰苦努力，在物质技术基础薄弱的条件下，取得了一系列重大成就。1970年4月，我国发射了第一颗人造卫星“东方红一号”，截止2003年底，中国研制并发射成功了57颗不同类型的人造卫星，目前，我国已经初步形成了6个不同类型的人造卫星。“北斗”导航定位卫星系列包括2颗卫星，2000年2次成功发射“北斗”导航试验卫星，为我国“北斗”卫星导航系统建设奠定了基础。“风云”气象卫星系列包括两类气象卫星，至今共发射了9颗。气象卫星的业务化应用在天气预报和气象研究方面发挥了重要作用。“资源”地球资源卫星系列包括两种不同类型的传输型遥感卫星，至今共发射了4颗，其主要技术指标已达到国际水平。东方红通信广播卫星系列包括三种不同类型的静止轨道通信卫星，至今共发射了10颗，为很多部门提供服务，社会经济效益十分明显。“实践”科学探测与技术试验卫星该系列卫星形成实践较长，共包括6颗卫星，1999年5月发射的“实践五号”是该系列最新的一颗卫星。返回式遥感卫星系列包括三种不同类型的近地轨道返回式卫星，至今发射和回收了18颗卫星。卫星工程概论我国卫星工程的成就15-

152地球空间环境特征及其对航天器的影响Characteristicsoftheearth'sspaceenvironmentanditspairsImpactofspacecraft16-

16地球空间环境特征及其对航天器的影响航天器主要轨道上的环境特征环境条件低轨道100—1000km中轨道1000—10000km地球同步轨道36000km行星际飞行轨道中性大气阻力对轨道影响严重，原子氧对表面腐蚀严重没有影响没有影响没有影响等离子体影响通信，电源泄漏影响微弱影响微弱影响微弱高能带电粒子辐射带南大西洋异常区和高纬度地区宇宙线诱发单粒子事件辐射带和宇宙线的剂量效应和单粒子事件效应严重宇宙线的剂量效应和单粒子事件效应严重宇宙射线的剂量效应和单粒子事件效应严重磁场磁力矩对姿态影响严重，磁场可做姿态测量参考系磁力矩对姿态有影响影响微弱没有影响表1四种轨道上各种环境参数对航天器的影响（上）17-

17地球空间环境特征及其对航天器的影响航天器主要轨道上的环境特征环境条件低轨道100—1000km中轨道1000—10000km地球同步轨道36000km行星际飞行轨道太阳电磁辐射对表面材料性能有影响对表面材料性能有影响对表面材料性能有影响对表面材料性能有影响地球大气反照和射出辐射对航天器辐射收支有影响影响微弱没有影响没有影响流星体有低碰撞概率有低碰撞概率有低碰撞概率有低碰撞概率表1四种轨道上各种环境参数对航天器的影响（下）18-

18地球空间环境特征及其对航天器的影响空间环境对航天器的影响温度通讯测控计算机软件错误充电化学损伤地球引力场高层大气原子氧地磁场银河宇宙线太阳宇宙线地球辐射带电离层磁层等离子体流星体空间碎片太阳电测辐射地球反射地气反射表2空间环境对航天器影响（上）19-

19地球空间环境特征及其对航天器的影响空间环境对航天器的影响辐射损伤机械损伤姿态轨道地球引力场高层大气原子氧地磁场银河宇宙线太阳宇宙线地球辐射带电离层磁层等离子体流星体空间碎片太阳电测辐射地球反射地气反射表2空间环境对航天器影响（下）20-

20航天器在不同研制阶段，对空间环境的考虑因素也各有侧重4发射阶段，空间环境的变化是很剧烈的。1可行性阶段，在该阶段空间环境影响的考虑对总体方案学则和决策有重要做作用5运行阶段，航天器在轨道上运行时，需要对空间环境进行实时监测。2方案设计阶段，空间环境参数是航天器设计的重要依据。6发生异常和故障阶段，此时需要实时的环境数据以判断或排除空间环境诱发的可能性。3生产阶段，在选用元器件和材料时必须考虑它们的空间环境的承受。地球空间环境特征及其对航天器的影响航天器研制对空间环境的需求21-

211空间环境变化规律：在太阳活动的影响下，地球空间环境会发生剧烈的扰动，目前变化按时间可分为：11年变化、27天变化、突发性变化2太阳扰动向地球空间的传播过程太阳活动通过电磁辐射、等离子体和高能带电粒子三个途径影响地球空间3空间环境监测监测是空间环境预报最基础的工作地球空间环境特征及其对航天器的影响空间环境预报与监测4空间环境预报空间环境预报的方法有两种：第一种是以经验和统计关系为基础的预报方法；另一种是以扰动发生和传播的物理过程，而且需要及时观测到这些扰动现象。22-

223卫星总体设计TheOverallDesignofSatellite23-

23卫星总体设计卫星总体设计的基本任务和设计原则1将用户要求转化为由若干分系统组成的系统和系统功能参数，并使该系统满足大系统的约束要求。3完成卫星总体详细设计（包含总装设计、总体电路设计、电性能得失和环境模拟试验要求）。4提出产品保证要求，完成可靠性、可用性、安全性、电磁兼容性及软件等保证大纲及规范。2将卫星系统功能和性能参数分解到各个分系统中，经过分析和协调保证各种功能的物理的和程序的接口兼容，最终完成总体方案。在规定的研制周期和成本情况下，设计一个能满足用户特定任务要求的、优化的卫星系统。其基本任务可归纳为：24-

244卫星研制阶段性原则1满足用户需求的原则5创新性和继承性原则2系统整体性原则6效益型原则3系统层次性原则卫星总体设计卫星总体设计的基本任务和设计原则卫星总体设计的基本原则25-

254卫星研制阶段性原则1空间环境适应性5制定研制技术流程2大系统中各组成系统的约束6满足公用平台的设计要求3卫星高可靠和高安全性卫星总体设计卫星总体设计的基本任务和设计原则卫星总体设计的特点和要求1）需适应热真空和辐照环境2）要修正太阳、月亮和地球非球形产生的摄动3）其他空间环境1）运载火箭的约束2）地面测船站的约束3）发射场的约束4）地面应用系统的约束1）要满足工作寿命下的高可靠要求2）要考虑安全性和风险性卫星在轨运行期间对姿态测量和控制、备份件切换、蓄电池充放电加热器通断电等都需要卫星自主完成卫星的研制成本高、周期长、风险大，因此在总体设计初期就要遵循阶段性原则，制定研制技术流程。研制一颗新型卫星周期需要5-8年，而其平台还可继续用于其他新研制的同类型卫星。26-

26用户对任务要求的业务熟悉程度及要求差别很大，因此，总体设计人员应具备用户提出的技术及经济知识，包括投入与产出的分析等。任务分析是卫星总体设计的顶层设计，总体设计部门在接到用户初步任务要求后，对用户任务进行分析，选择实现该任务的轨道，提出卫星方案设想、协调卫星总体设计的约束条件、进行关键技术分析，病初步制定卫星研制技术流程。用户任务要求一般包括：任务定义、使用技术指标、经费预算（招标时不提供）与研制周期，对任务初步分析步骤如下：卫星总体设计任务分析27-

27卫星使用技术指标需由用户与地面应用系统进行综合分析，经星地链路计算后（返回式卫星除外）分配给出。任务定义（对象）有时称为任务对象，它是高度概括标书任务最基本的内容和要求。研制经费研制方要根据卫星定义和技术指标，参照研制卫星的经验或市场价格进行卫星研制费用和产品成本及利润估算研制周期在总体设计中应遵循整体性、层次性、阶段性和创新性等基本原则，尽量采用现有公用平台、成熟技术简化技术流程，缩短研制周期。初步分析接到任务要求后，在总体设计中可展开初步分析。明确基本要求、找出最佳技术途径、与用户协调或修改用户要求。卫星总体设计任务分析28-

28随着几十年应用卫星的研制发展，完成各种应用卫星的任务，选择什么样的轨道已基本成熟，甚至在用户要求中就已确定。现列出几种几种常见的轨道的应用范围。卫星总体设计任务分析轨道类型应用范围地球静止轨道及其星座国际通信、区域和国内通信广播、海事通信移动通信、区域导航、区域气象观测等卫星太阳同步（回归）轨道及其星座地球资源观测、全球气象观测、空间环境探测和科学技术试验、海洋监测等卫星甚低轨道返回式遥感卫星、载人飞船、航天飞机、空间试验室、空间站等临界倾角大椭圆轨道（周期为12h）及其星座空间环境探测和科学技术试验卫星、三颗星组成网可实现高纬度地区的连续通信广播高（约20000km）、中（约1000km）、低（1000km）左右轨道实时全球覆盖星座全球移动通信（含少量固定通信）、全球导航、全球环境监测等卫星网表3几种类型轨道的应用范围29-

29010203约束确定用户任务要求的约束：技术要求研制经费研制周期其他约束条件：如国际电联对各种卫星所使用的频段做了规定，必须遵守。现有技术基础的约束：包括工业基础、技术水平和管理能力。卫星总体设计任务分析30-

30提出总体方案设想卫星总体设计任务分析总体方案设想明确用户基本要求后，首先要提出卫星总体设计方案，此时会提出几种不同的、可以满足用户要求的设想方案。总体方案设想主要做以下工作：1选择轨道；2提出满足要求的有效载荷方案设想；3设想和初步提出必不可少的分系统；4初步提出总体性能技术指标；5设想和初步提出卫星大致构型；6初步提出各系统的选择和各系统之间关系；7提出卫星各分系统可能要突破的关键技术；8初步估计研制经费和产品经费；9初步估计研制周期。总体设想方案择优对各设想方案的评价，一般采用合适方案总体评价的综合评价法。目的是得出卫星可行方案或找出论证依据。评价重点如下：1各总体设想方案在多大程度上满足技术指标要求。各总体设想方案在规定经费和研制周期下，有多大把握可以完成。各总体设想方案索毛风险大小如何从可行性角度看，各总体方案的特点、优点和缺点。31-

31关键技术分析：卫星设计可能采用的技术，从成熟程度看，可分为成熟技术、成熟技术基础上延伸技术、不成熟技术和新技术有两条路径可能有限减少关键技术和公关的工作量：一是关键技术委托经验丰富、技术水平高的部门承担研制或外购；二是有计划地将拟采用的高、新、难技术项目优先攻克在设想卫星总体方案中，关键技术太多，或难于攻可突破，就说明该方案可行性有问题或风险太大。卫星总体设计任务分析32-

32010203方案分析综合分系统的组成及其方案选择卫星一般包括有效载荷和卫星平台两部分，所选分系统的方案各不相同，特别是有效载荷、控制、推进和电源分系统对总体方案影响最大。卫星构型初步设计卫星构型初步设计包括外形设计（含外伸部件天线、太阳电池翼等）、主承力构件类型设计和总体布局等。论证实现卫星使用技术要求的途径卫星使用技术要求对卫星总体方案的而影响也是明显的。卫星总体设计卫星可行性总体方案论证可行性总体方案论证工作是总体设计中定方案、定大局的关键性技术工作。可行性总体方案论证工作主要有以下三方面内容：33-

33卫星总体设计卫星可行性总体方案论证表4通信卫星性能参数部分内容序号项目性能参数1卫星轨道地球静止轨道、定点位置、南北位置保持精度、东西位置保持精度2姿态稳定姿态稳定方案（转移轨道、地球同步轨道）、长期位置能力、短期位置能力、姿态控制精度（俯仰、滚动、偏航）3天线指向精度俯仰、滚动、偏航（正常模式和位置保持期）4卫星尺寸卫星箱体、（单）太阳翼长度、卫星收拢状态总高度、卫星天线展开状态总高度5卫星质量星箭分离时质量、卫星干质量6电源太阳电池翼（数量、每翼几块板、每块板尺寸）、太阳电池翼输出功率（寿命初期、末期）、蓄电池（种类、数量、容量、最大放电深度）、供电母线电压（光照期间、蓄电池输出电压）以地球静止轨道三轴稳定通信卫星为例，卫星总体性能参数部分内容见上表。34-

34卫星总体设计卫星可行性总体方案论证表4通信卫星性能参数主要内容序号项目性能参数7卫星寿命设计寿命、工作寿命、离轨要求8可靠度转移轨道、寿命末期9通信频段上行频段、下行频段（单频段、多频段）10通信覆盖区主服务区、次服务区（有的要点波束）11通信转发器数量数量（不同频段高、中、低）12接受机备份方式13功率放大器备份方式14等效全向辐射功率各种频段、各种功率的EIRP15接受系统品质因素各种频段的G/T16饱和功率磁通量密度饱和功率磁通量密度Ws（进步衰减器分档范围）35-

35第一个层次以多个卫星总体方案为对象进行比较。以分系统或总体相关项目（如轨道、构型、承力主结构、回收方案、布局和总体性能参数等）为对象进行比较。性能高低（功能特性、质量、功耗、体积等）、方案合理性、技术复杂程度（零部件及活动部件数量、技术难度、工艺性等）、风险度（是否是成熟技术、新技术、有无备份）、衔接性（含继承性和扩展性）、经济型（从原材料、元器件等分析）、研制周期长短。第二个层次主要对比因素找出满足用户使用技术要求的多个可行的总体技术方案后，就要对多个方案进行分析、比较和评价，分析和比较的对象一般可分为两个层次：卫星可行性总体方案论证卫星总体设计36-

36总体设计就是依据系统分析结果，系统科学规律和有关科学经验，设计出满足原定目标的新系统，优化主要分为三个层次，即研制流程优化、航天器总体方案的多学科优化、分系统产品优化。总体优化设计原则如下：总体优化设计原则总体最优原则系统内各分系统协调原则12系统和外部环境协调原则3合理处理备份原则合理处理低概率事件原则45有效控制原则6卫星可行性总体方案论证卫星总体设计37-

37卫星总体方案设计1234总体布局卫星内部布局按姿态稳定方案大致可分为双自旋稳定、重力梯度稳定和三轴稳定3种类型。外形设计星体外形设计和卫星是否采用整流罩和采用何种姿态稳定方式密切相关。主承力构件方案设计各分系统仪器设备有的直接安装在承力构件上，但大多数仪器通过隔板和壁板等次要构件连接到主承力构件上。外伸部件布局设计外伸部件一般有变轨发动机、天线、太阳翼、姿态敏感器、姿态和轨道控制推力器等。卫星总体设计卫星构型设计，不单是设计卫星结构分系统的主承力构件形式，而且包括卫星各分系统的仪器设备在内的整体外形、体积尺寸分配、总体布局和质量特征计算等38-

38卫星总体详细设计1234卫星（整体）环境模拟试验的制定在初样阶段，卫星经总装和测试合格后，要进行鉴定级的环境模拟试验验证卫星能否适应运载火箭和空间轨道运行环境。总装设计在布置和安装所有分系统的仪器设备时，需要为各分系统提供相应的支撑、连结、和固定，并保证各分系统能适应相关要求。卫星（整体）综合测试设计在总装后的综合测试主要是供电和电性能测试。总体电路设计卫星各仪器设备之间的供电和信息流通大部分要通过总体电路设计来实现。卫星总体设计卫星总体详细设计包括总装设计、总体电路设计、综合测试和环境模拟试验设计等。39-

394卫星轨道SatelliteOrbit40-

40卫星轨道几种常用规定轨道升交点赤经和太阳赤经之间的差为不变的常数，这条轨道为太阳同步轨道静止轨道必须满足3个条件：1轨道周期和地球自转大小相同；2运动角速度为常值；3轨道角速度方向和地球角速度方向相同，轨道平面和赤道平行。星下点轨迹周期性重叠的轨道为回归轨道。GPS有21颗工作卫星，可以保证任一时刻任意位置都可见到4颗以上的卫星。太阳同步轨道地球静止轨道回归轨道GPS轨道41-

415卫星有效载荷SatellitePayload42-

42科学探测和实验类用于空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备、系统等用于对地观测的各种遥感器。用于中继通信或单项信息传输的仪器、设备和系统。信息获取类信息传输类卫星上装载的直接实现特定任务的仪器、设备和分系统称为卫星有效载荷。有效载荷的作用就是直接实现卫星承担的特定任务。其具体分类如下：有效载荷概论卫星有效载荷用于提供空间基准和时间基准的各种仪器、设备和系统。信息基准类43-

43不同类型的有效载荷，其设计技术要求往往有很大不同，以下为卫星有效载荷一般设计要求。对环境的适应性要求必须满足与卫星平台之间的特定关系必须满足与应用系统之间的特定关系质量、体积、功耗与可靠性要求卫星有效载荷有效载荷概论44-

44卫星有效载荷通信卫星有效载荷通信卫星上直接执行通信任务的空间仪器设备，称为通信卫星有效载荷通信卫星有效载荷一般分为天线和转发器两个分系统天线分系统接受上行信号，交转发器分系统进行加工再由转发器天线分系统将加工后的信号作为下行信号发出，完成通信信号的中继转发。45-

45010203有效载荷地球资源卫星有效载荷用于地球资源探测和环境监测的遥感卫星。海洋卫星有效载荷用于探测海洋水色要素、海表面拓扑、海洋动力环境要素等。主要包括不同种类的光学和微波遥感器。气象卫星有效载荷用于气象信息获取、处理、存储及发送的设备，主要包括遥感器、实时信息处理器、大容量数据记录器及转发器等。卫星有效载荷几种常见有效载荷46-

46040506有效载荷导航卫星有效载荷向各类用户实时提供准确、连续的位置、速度和时间信息。包括低轨测速、高轨测速和同步卫星无线电测定系统。侦察卫星有效载荷包括侦察卫星、电子侦察卫星、导弹预警卫星和海洋监视卫星等。科学卫星有效载荷用于科学探测和科学试验。科学探测方面，主要包括物理探测和天文卫星；科学试验方面主要包括微重力材料学和生物学。卫星有效载荷几种常见有效载荷47-

476卫星结构与机构SatelliteStructureandMechanism48-

48卫星结构与结构是卫星的主要分系统之一。卫星结构是支撑卫星中有效载荷及其他各分系统的骨架，卫星机构是卫星上产生动作的部件。结构与机构卫星结构与机构卫星结构的组成和型式根据卫星结构本身承受载荷的功能，可把卫星结构划分为主结构和次结构。主结构，又称主承力结构，是卫星结构中的“脊梁”，是所有卫星部件在运载火箭上的支撑。次结构，是主结构上分支出来的星上其余各种结构，也包括展开式太阳电池翼和某些天线结构。卫星的组成系统卫星机构的组成和型式卫星需要采用机构才能达到卫星规定的功能。机构至少由一个运动部件和一个动力源组成。根据机构的不同功能，目前卫星上由以下几种主要机构：1连接分离机构2压紧释放机构3展开机构4驱动机构49-

49小质量要求机械性能要求物理性能要求材料真空出气要求耐空间轨道环境要求制造工艺要求卫星结构与机构卫星结构与机构的材料卫星结构与机构的性能，很大程度上取决于材料的性能。在卫星研制过程中，材料的选择是一个特别重要的问题，需专门考虑。卫星结构机构对材料的要求如下：50-

50卫星结构与机构卫星结构的设计与分析表5卫星结构设计的部分主要技术要求要求定义说明强度部件在规定载荷下不产生危及卫星任务完成的破坏为基本要求，避免卫星各分系统或整星收到损坏，危及卫星任务的完成整星自然频率（发射或收拢状态）整形的自然频率（一般为基本频率，即最低的自然频率）要大于规定值或某个频率范围之外为强制要求，由运在规定，避免星箭耦合系统因激振引起过大载荷，或对运载控制系统的干扰。整星自然频率（在轨或展开状态）整形的自然频率（一般为基本频率，即最低的自然频率）要大于规定值或某个频率范围之外为到处要求，避免对卫星控制系统的干扰（特别当大型太阳翼伸展时）位置稳定性在某个地点或方向上保持规定的位置精度，包括因温度变形、机械连接偏移等引起的误差为导出要求，以满足星上关键部位，如天线、光学部件、敏感器等的位置精度要求构件刚度构件的基频大于规定值，或者构件变形要小于规定值为导出要求，以避免重要部件受损，如控制卫星本体上太阳翼押金点的结构响应51-

51必须有足够的供选用的设计变量设计过程是一个对各项要求进行综合的过程，也是对各项要求进行这种和协调的过程。为保证卫星成功发射，设计中要强调品质意识和风险意识在设计中应充分发挥分析计算的作用在满足设计要求的前提下，要考虑经济性对于有条件的卫星结构研制，应贯彻“三化”指导思想卫星结构与机构正确的设计原则是完成设计任务和提高设计水平的重要保证，根据长期的卫星结构设计经验，至少应考虑以下几点：卫星结构的设计与分析52-

52静力分析静力分析的方法主要分为两大类：解析解法、数值解法动力分析包括震动、噪声和冲击为了验证卫星上主要或关键的结构零部件强度，首先要确定作用在构件上的载荷动力分析强度分析结构分析卫星结构与机构卫星结构的设计与分析53-

53卫星机构是一种机械部件，前面对卫星结构的设计要求对机构也同样使用，但由于机构本身又是一种活动部件，它又有一些特殊的要求，其相关主要涉及要求如下：卫星机构设计要求卫星结构与机构卫星机构的设计和分析小质量要求电源要求67接口要求8环境条件要求9可操作性要求性能要求力矩（力）裕度要求12可靠性要求3强度要求4动态包络要求51054-

54保证卫星机构的可靠性是机构设计的基本出发点，考虑到卫星机构设计上的特殊性，在进行卫星机构设计时，应注意以下几点：3充分利用现有的技术、经验和条件2采取较高的力矩（力）裕度值4在设计中应尽量考虑到制造工艺卫星结构与机构卫星机构的设计和分析1应保持最简单的设计方案55-

557认真进行可靠性分析6设计中应考虑防止机构受到污染的措施8正确选择机构中的冗余零部件卫星结构与机构卫星机构的设计和分析5设计中应考虑到润滑措施措施56-

567卫星热控制SatelliteThermalControl57-

57卫星热控制热控制概论返回段轨道段上升段地面段卫星热控制是通过卫星内外的热交换过程的控制，保证星体各个部位及星上仪器设备在整个任务期间都处于正常工作的温度范围。卫星飞行过程一般要经历4个阶段，具体如下所示：卫星处于部分仪器预热（或预冷），外部环境处于地面状态。星体受气动加热卫星处于空间环境星返回体承受严重气动加热58-

58卫星热设计热设计一般原则热设计任务设备的温度要求热设计的任务就是根据飞行任务和工作期间所受内外热负荷状况，采取各种热控制措施组织内外的热交换过程。1常温要求；2恒温要求；3高、低温要求；4等温要求。1妥善处理热控制系统与卫星其他分系统之间的矛盾；2应使热控系统具有较高的适应性；3尽可能地减少热控制系统质量；4尽可能少地消耗星上电能；5热控制方案设计应考虑便于分析计算和热模型试验；6热设计应注意热控制措施在工艺上的可行性；7热控设计应保证卫星热控制系统具有一定的可靠性；8热设计中应考虑降低卫星的投资费用。卫星热控制59-

59卫星热设计热设计基本条件热控措施的选择设计工况的选择热控措施选取的一般原则是，先考虑使用被动热控方法，再考虑主动热控方法。设计工况是指进行热设计所依据的一个或几个特定的热工况。轨道运行期间，热工况是不断变化的。1卫星的任务；2卫星的轨道参数及姿态状况；3卫星的构型和仪器设备的布局；4卫星各仪器设备和部件的材料、尺寸、质量功耗、必要的热物理性质、寿命等；5卫星各仪器设备和部件的工作温度范围和温度变化速率要求；6卫星的总装测试、环境模拟试验和发射场地的环境条件极其对热控的要求；7各种被动、主动热控制方法的热性能、特性、工艺水平和使用条件。卫星热控制60-

60热控涂层相变热控材料多层隔热材料热管接触热则和导热填料泡沫隔热材料和无机隔热材料卫星热控制卫星热控制技术一般可分为被动热控制技术和主动热控制技术。其中被动热控制技术主要依靠合理的卫星总体布局，选取不同热物理性能材料。具有较简单、运行可靠、寿命长，但不能主动调节温度等特点。具体措施如下：卫星热控制技术61-

61辐射式主要是以控制辐射热阻Rr的方法来对星上仪器或某一舱段进行温度控制。是通过热传导途径上的热阻来实现控温。是利用流体对流换热的方法对卫星内部整体或局部实施热控制。传导式对流主动控制是卫星通过某种自动调节系统使航天器内仪器设备的温度保持在特定范围内的热控技术，可使卫星具有较大的适应内外热状况变化的能力。主动热控方法主要有以下三种：卫星热控制卫星热控制技术62-

628卫星姿态控制与轨道控制SatelliteAttitudeControlandOrbitControl63-

63姿态与轨道卫星姿态控制与轨道控制轨道控制的任务对卫星质心施加外力，改变其质心运动轨迹的技术为轨道控制，其任务基本可分为4种：1变轨控制是使卫星从一个自由飞行轨道转移到另一自由飞行轨道；2轨道保持是使航天器克服各种摄动影响，保持某些参数不变的控制；3返回控制是使卫星脱离原轨道，进入大气层的控制；4轨道交会是使一个卫星与另一个卫星在同一时间，以相同速度到达空间同一位置。卫星的姿态与轨道姿态控制的任务姿态控制是指对卫星绕其质心施加外力矩，以保持或按照要求改变卫星上一条或多条轴线在空间定向的技术。姿态控制包括姿态稳定和姿态机动。前者是保持已有姿态的过程，后者是把卫星从一种姿态转变为另一种姿态的过程。其中，姿态稳定可分为大致分为两类：1自旋稳定；2三轴稳定。64-

64主动姿态和轨道控制系统有星上自主控制和星—地大回路控制两种组成方式，星上自主控制是不靠地面干预，完全是由星载仪器实现的控制。卫星姿态和轨道控制的分类，按控制力来源可分为被动控制和主动控制两类：被动控制的控制力由空间环境或卫星动力学特性提供，不需要消耗星上能源。主动控制的姿态和轨道测量与确定是按照给定的控制规律产生或发出控制指令，并通过星在执行机构产生对卫星的控制力或力矩，由星载或地面设备共同组成的闭路系统来实现。卫星姿态控制与轨道控制卫星的姿态与轨道星载控制器执行机构星体姿态和轨道动力学敏感器给定空间扰动65-

65姿态控制自旋卫星姿态控制自旋卫星的姿态控制是依靠装在卫星轴向的推力器工作来实现的。推力器按脉冲工作，在每个自旋周期达到一定相位角时，推力器脉冲式喷气一次。双自旋卫星的消旋控制双自旋卫星的消旋控制是为卫星的有效载荷提供一个稳定平台，通过自旋轴的姿态控制和消旋控制使定向天线指向地面给定区域。三轴稳定卫星的三周姿态控制三轴稳定卫星的姿态控制大致可分为两类：一类是零动量系统，另一类是偏置动量系统。姿态捕获姿态捕获方式可分为全自主、半自主、和地面控制三种方式。应根据姿态捕获的目的和星上能源情况决定采用哪种捕获方式。卫星姿态控制与轨道控制66-

66轨道控制轨道确定（空间导航）卫星的轨道确定就是确定卫星在一个选定的参考坐标系中的运动参数问题，可分为两类：自主确定和非自主确定。轨道保持目前卫星的轨道保持主要有四种形式：卫星相对地球保持固定；太阳同步轨道为使太阳入射角不变所进行的轨道半长轴控制；与其他卫星保持相对位置不变；为消除气动力和太阳光压对轨道参数的影响而具有轨道扰动补偿器的卫星。再入和返回控制再入和返回有两项要求：即落点精度和再入大气层的卫星表面受热限制。轨道控制的计算条件轨道控制计划是依据控前轨道确定及预报值并按照既定控制策略算出的。卫星姿态控制与轨道控制67-

67诚请指导谢谢！汇报人：薛梦轩68-