航天器太阳翼在轨光照角度建模及仿真分析

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1、第21卷第1期航天器工程Vo1．21No．12012年2月SPACECRAFTENGINEERING37航天器太阳翼在轨光照角度建模及仿真分析陈忠贵张志廖瑛(1国防科技大学航天与材料工程学院，长沙410073)(2中国空间技术研究院，北京10O094)摘要航天器太阳翼的输出功率受到光照条件的影响，与太阳光入射角0(指太阳光与太阳翼法线的夹角，以下简称0)密切相关(0角取值0。～60。范围之间，输出功率与的余弦成正比)。为此建立了高精度的轨道数值计算模型、太阳位置计算模型、光照地影模型和不同姿态模式(航天器的飞行模式和太阳翼定向模式的

2、多种组合模式)下的太阳光入射角计算模型。根据轨道和姿态条件，推算航天器在轨运行过程中太阳翼的太阳光入射角，分析太阳光入射角随时间的变化。仿真结果可用于计算太阳翼的发电功率，并为航天器和太阳翼的姿态控制提供参考。关键词太阳翼；地影；飞行模式；定向模式；太阳光入射角中图分类号：V448文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．01．006ModelingandSimulationAnalysisofSolarIlluminationAngleonSpacecraftSolarWingIn—orbi

3、tCHENZhonggui’ZHANGZhiLIAOYing(1CollegeofAerospaceandMaterialEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)(2ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Theelectricaloutputofsolarwingisaffectedbytheilluminatedcondition．Itisclosel

4、yrelatedtothesunlightincidenceangle0andcanbeadirectratiotothecosineoftheincidencean—gleofsunlightwhenitisbetween0and6Odegrees．Orbitcalculationmodel，solarpositioncompu—tationmodel，eartheclipsemodelandsunlightincidenceanglecomputationmodelforvariousatti—tudes(differentco

5、mbinationsofspacecraftflyingmodeandsolarwingorientatingpattern)arebuiltatfirst．Withthedifferentorbitandattitudeofthespacecraft。theincidenceangleofsun—lightiscomputed．Finally，thechangingrateoftheincidenceangleofsunlightissimulated，andtheresultcanbeusedtocomputetheelectr

6、icoutputofthesolarwingandcanofferreferencetotheattitudecontro1．Keywords：solarwing；eartheclipse；flyingmode；orientatingpattern；sunlightincidenceangle天器中，9O以上都采用太阳翼和蓄电池组合电源1引言系统Ⅲ。采用太阳翼供电输出功率大、寿命长并可减轻航天器重量，与蓄电池组合可以解决航天器进截至2001年，在全世界已发射的4000多个航入地球阴影区时的供电问题。收稿日期：201I-09—07；修

7、回日期：2011-12—23基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)课题《新一代导航卫星自主定轨和管理技术研究》，2007AA12Z308作者简介：陈忠贵(1961一)，男，研究员，博士研究生，研究方向为卫星总体设计。Email：zznavy83@yahoo．com．cn。38航天器工程航天器太阳翼的输出功率受到光照条件的影均椭圆根数，然后将6个轨道根数转换成J2OOO．o响，与太阳光入射角0密切相关(0角取值0。～60。(2000年1月1．5日)地心赤道惯性坐标系下的太范围之间，输出功率与0的余弦成正比)。分析在阳位置矢量R

8、so。轨运行的航天器接收太阳光照射的具体情况较为2．3太阳光照地影模型复杂，首先就需要计算航天器进出地影的时间和由于太阳的大小以及太阳与地球之间的距离，0角。可以近似把射向地球的太阳光看做平行光，即地影航天器在轨运行时不同的运行模式对