滚动姿态对阳光与卫星向阳面夹角的影响分析

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1、V01．19No．130航天器工程SPACECRAFTENGlNEERING第19卷第1期2010年1月滚动姿态对阳光与卫星向阳面夹角的影响分析余雷傅伟纯(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要采用理论分析方法分析了卫星绕滚动轴滚动后，卫星向阳面与阳光的夹角的变化情况，用热分析工程软件NEVADA的数值计算反推结果，对理论分析结果进行了验证。分析结果表明：卫星姿态绕滚动轴滚动后，阳光与卫星向阳面的夹角相对于口角在不同纬度的变化趋势将不同，但在轨道周期内将发生周期性变化；随着滚动角的增大，该夹角的变化幅度也将增大。研究成果对卫星外热流分析具有参考意义。关键词卫星热控设计

2、外热流滚动口角中图分类号：V529文献标志码：A文章编号：1673—8748(2010)01—0030—06AnalysisoftheAnglebetweenSatelliteSun—facingSurfaceandSolarRayinRollFlightModeYULeiFUWeichun(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract；TheB7anglebetweenthesatellitesun-facingsurfaceandthesolarrayisofgreati

3、mpor—tanceinsystemthermalanalysis．The口’anglewillbeequaltOthepangle，whichisdefinedastheanglebetweentheorbitalplaneandthesolarray，innormalflightmode．Butthe口’anglewillchangeinrollingmode．Inthispaper，thethermalinfluenceoftherollingangleonthep’angleistheoreticallyanalyzed，whichisinconsistencewith

4、theresultsoftheNEVADAsoftwarecompu—tation．TheconclusionisobtainedthattheB’anglewillchangeperiodicallywiththelatitudeinanorbitalperiod，andthechangingamplitudeofthep’anglewillincreasewiththelargerroll—angle．Keywords：satellite；thermalcontroldesign；heatflux；rollflightmode；8angle1引言太阳同步轨道的一个显著特点是

5、：太阳光与卫星轨道面的夹角(即』9角)在一个轨道周期内几乎不变[1{]。对于三轴稳定对地遥感太阳同步轨道卫星，一般卫星坐标系的+Z轴是对地，+X轴为卫星飞行方向，根据右手法则，则卫星y轴与轨道面垂直，即卫星y面平行于轨道面，因此在一个周期内太阳光与卫星±y面夹角保持不变。随着飞行任务的发展，为扩大卫星观测范围，卫星姿态在成像或观测时可能会进行侧摆，即绕卫星滚动轴(+X轴)在一定角度范围内滚动。此时由于星体姿态的变化，y轴不再与轨道面垂直，阳光与向阳面(y面)的夹角将发生变化睁引，导致卫星±y和士Z方向到达的外热流也随之变化，对卫星的温度场分布将造成不同程度的影响，进而对计算分析

6、时高低温工况的选取产生影响。因此有必要针对滚动姿态对卫星外热流的影响及其变化规律进行研究，准确判断全寿命周期内高低温工况[5。]。图l为卫星与太阳的位置关系。收稿日期：2008—05—19；修回日期：2009—09—23作者简介：余雷(1974--)，男，高级工程师，现从事航天器热控制系统研制工作。第1期余雷等：滚动姿态对阳光与卫星向阳面夹角的影响分析31图1卫星与太阳位置关系Fig．1PositionsofthesatelliteandtheSun本文根据太阳同步圆轨道卫星的任务情况，分析了一年中不同时刻、不同滚动角度情况下太阳光与卫星向阳面的夹角变化情况，得出了计算公式，并

7、以某具体型号为例通过了验证。2滚动姿态下太阳光与卫星向阳面夹角分析太阳光与轨道面的夹角‘8。引：卢=arcsin(cosi·sine·sinP+sin／·sinO·cos5p——sin／·cose·cosO·sincp)(1)式(1)中：i——轨道倾角，轨道面法向与赤道面法向的夹角；．e——天球赤道面与黄道面的夹角；9——太阳黄经，黄道面内太阳与春分点的夹角；n——升交点赤经，卫星由南向北通过赤道的点与春分点间的夹角。根据式(1)可以看出太阳光与轨道面的夹角与4个参数相关，E是定值，9仅与太