上面级多星部署的轨道设计研究

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1、2011年第l期导弹与航天运载技术No．12011总第3fl期MISSILESANDSPACEVEtIlCI。ESSumNo．311文章编号：1004·7182(2011)01·0006-05上面级多星部署的轨道设计研究王俊峰1，王月基2，申麟1，陈新民1(1．中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076：2．海军飞行学院，辽宁，125000)摘要：以部署4颗中高地球轨道(MEO)卫星为例，对上面级多星部署的轨道设计方法进行研究．首先采用冲量变轨的方法进行上面级多星部署策略研究，并选择了最省能量的多星部署方案；然后通过坐标转换，在轨道坐标系中，用数值计

2、算的方法对选定的上面级多星部署方案进行详细的轨道设计．关键词：上面级；多星部署；轨道设计中图分类号：V412．4+l文献标识码：AResearchonMulti-SatelliteDeploymentforUpstageWangJunfeng，WangYueji，ShenLin，ChenXinmin(1．ResearchandDesignCenter，ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology，Beijing，10007612．NavalFlyingAcademy，Liaoning，125000)Abstract：Thispape

3、rpresentstheorbitdesignmethodfordeploying4MEO(mediumearthorbit)satellitesinoneorbit．Firstly,themulti·satellitedeployingstrategywiththetheoryofimpulsemaneuverisstudied，andthentheoptimalenergysavingschemeisachieved．Duringthedetaildesign，thetraditionaldesignmethodinlaunchcoordinatesyste

4、morgeocentricequatorialcoordinatesystemisverycomplicated．Therefore，theorbitcoordin．atesystemisdefined，andthekineticsequationsinitareestablishedaswell．Theresultshowsthattheorbitcoordinatesystemcarlgreatlysimplifytheorbitdesign,andhassignificantreferencetolaterspacecraftresearch．KeyWor

5、ds：Upstage；Multi·satellitedeployment；Orbitdesign0引言上面级是一种高效益的空间飞行器，是空间运输系统的一个独立单元，它具有较强的任务适应性，其工作段通常已经进入了地球轨道，在轨道上完成滑行、轨道机动、有效载荷的分离与部署等任务，具有多次起动、长时间工作、自主飞行等特点。执行多星发射是上面级的主要任务之一，因而多星部署轨道设计是上面级的一项重要工作。多星部署可以分为共面圆轨道、共面椭圆轨道、非共面圆轨道以及非共面椭圆轨道的多星部署，其中共面圆轨道多星部署最为典型，应用前景最广。因此本文以部署4颗中高地球轨道(MEO)

6、卫星为例开展研究，主要目的是研究上面级的多星部署策略，以及上面级多星部署的详细轨道设计方法。在实际轨道设计过程中，还需要考虑以下问题：上面级多星部署的变轨点的测控以及发射窗口的选择，此外由于受到地收稿口期：2010-08-15作者简介：王俊峰(1974-)，男．高级工程师．研究方向为弹道设计和制导心扁率、大气阻力、日、月引力等因素的摄动影响，将引起部署过程中调相轨道和目标轨道上的卫星升交点赤径、近地点幅角发生不同摄动量，这都是多星部署方案中确定调相轨道时需要考虑的问题。上面级多星部署轨道设计流程如图l所示。图l上面级多星部署轨道设计流程第1期t。俊峰臀I-Iff

7、f级彩JI’翔：胃的轨j丘没汁研究7上面级多星部署轨道设计流程是：a)根据多星部署目标轨道要求，进行上面级多星部署的策略研究。主要是利用冲最变轨的方法，在可用燃料和部署时间的约束条件下，以燃料最省或时间最省为目标，进行最优漂移轨道的选择问题；b)根据上面级多星部署策略研究的结果，用数值计算的方法对选定的上面级多星部署方案进行详细的轨道设计。上面级部署4颗MEO卫星的任务概况如下：上面级的初始轨道参数：近地点高度h，=200km，远地点高度玩=24126km。MEO卫星的目标轨道参数：轨道倾角J=55。，圆轨道高度h=24126km，周期T=53002s。4颗卫星

8、在目标圆轨道上均匀部署，