微风M上面级多次变轨分析

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1、2014年第4期导弹与航天运载技术No.42014总第334期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.334文章编号：1004-7182(2014)04-0081-06DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140419微风M上面级多次变轨分析郑莉莉，周文勇，陈益，陈学生（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：国外上面级常采用多次变轨形式进行高轨卫星发射，以微风M上面级为典型代表。从发射场纬度、重力损失影响及入轨精度等多个角度分析微风M上面级地球同步转移轨道（GTO）入轨采用多次变轨策略的原因，通过仿真比

2、较了异面机动多次变轨与单次变轨的优劣，并给出了理论解释，最后提出对中国上面级研制与发展的启示。关键词：微风M；上面级；多次启动；地球同步转移轨道中图分类号：V412文献标识码：AAnalysisontheMultipleOrbitTransferofBreezeMUpperStageZhengLi-li,ZhouWen-yong,ChenYi,ChenXue-sheng(BeijingInstituteofAerospaceSystemsEngineering,Beijing,100076)Abstract:Foreignupperstagesoftenpe

3、rformmultipleorbittransfertodeliverhighearthorbitsatellitesintothetargetorbit.TheBreezeMisatypicalone.Inthispaper,reasonsforBreezeMinjectingintoGTOthroughmultipleorbitstransferareanalyzedintermsoflaunchpad’sgeodeticlatitude,gravitylosseffectsandinjectionprecision,etc.Furthermore,th

4、eadvantagesanddisadvantagesofnonplanarmaneuvermultipletransfersandsingletransferarecompared,whichwillbefollowedbytheoreticalexplanation.Intheend,severalsuggestionsforChineseupperstagedevelopmentareputforward.KeyWords:BreezeM;Upperstage;Multipleignition;Geosynchronoustransferorbits(

5、GTO)0引言表1。国外上面级发射中高轨卫星常采用多次变轨方式，以俄罗斯质子号火箭与微风M上面级采用多次变表1微风M上面级的主要参数轨实现地球同步转移轨道（GTO）入轨最具有代表性，项目参数级长/m2.65典型的有5次点火和4次点火两种方式。最大直径/m4.0本文以质子号M/微风M发射GEO卫星的飞行模起飞质量/t22.17式作为切入点，从轨道动力学角度分析微风M采用多推进剂质量/t19.8次变轨的必要性，并提出此变轨模式对我国上面级机与有效载荷分离时的质量/t2.44推进剂四氧化二氮/偏二甲肼动飞行的启示。真空推力/kN19.62真空比冲/s318.991

6、微风M上面级的主要参数与性能工作时间/s3000微风M上面级是由俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天科重复点火次数可达8次研生产中心研制，从隆声号（Rokot）火箭上的微风K上面级改进而来的，相对于质子号K火箭上的Block2微风M上面级的主要飞行时序DM上面级，大幅提高了有效载荷的运载能力及其自质子号M/微风M发射GTO轨道典型的飞行过程身的操作性能[1]。微风M上面级的主发动机最多可以为：火箭利用标准的上升段轨迹将上面级和卫星组合8次启动，最长在轨时间24h[2]，并且能将卫星等航天体（含上面级、支架和卫星等）送入倾角51.6°、64.9°器更精确地送入轨道。微风M

7、上面级的主要参数见或72.5°的亚轨道；上面级和卫星组合体与火箭三子收稿日期：2013-07-10；修回日期：2013-09-26作者简介：郑莉莉（1982-）女，博士研究生，研究方向为航天器（弹）轨道设计82导弹与航天运载技术2014年级在亚轨道完成分离，微风M上面级依次点火5次，依次执行第3次和第4次点火，第3次点火工作将耗飞行约9.3h后将卫星送入GTO轨道。当用户需要将尽辅助推进剂贮箱（Auxiliarypropellanttank，APT）任务时间控制在7h内时，微风M上面级也可以采用中的推进剂，主发动机关机后2min，抛掉APT；第[3]4次点火

8、的方式进入GTO轨道。4次点火将远地点高度抬高至同步