电动力绳系离轨技术性能与任务适应性分析

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1、2017年第3期导弹与航天运载技术No.32017总第353期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.353文章编号：1004-7182(2017)03-0006-06DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170302电动力绳系离轨技术性能与任务适应性分析张烽，申麟，吴胜宝，王小锭，王书廷（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：电动力绳系离轨技术属于被动离轨方式，适用于火箭末级、失效卫星等废弃飞行器快速离轨。针对这项新颖的离轨技术，通过建立多场耦合摄动下的离

2、轨动力学模型，研究并分析了该技术的离轨性能和适用的离轨任务类型，用于指导工程实践及控制方案设计。首先建立多场耦合摄动下的电动力绳系离轨动力学模型，基于数值仿真，验证该项技术的有效性及优越性，并重点研究了不同影响因素下的离轨性能，据此提出了系统参数的设置原则。再通过设置合理的系统参数，分析电动力绳系离轨技术的可适用任务类型。分析结果表明，电动力绳系离轨技术适用于非极轨道的废弃飞行器离轨任务。关键词：电动力绳系离轨技术；动力学模型；性能分析；任务适应性中图分类号：V412.4文献标识码：ATheDeorbitPerformanc

3、eandApplicabilityAnalysisoftheElectrodynamicsTe-theredDeorbitSystemZhangFeng,ShenLin,WuSheng-bao,WangXiao-ding,WangShu-ting(R&DCenter,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,100076)Abstract:Theelectrodynamicstethereddeorbittechnologyisanovelwaytoremoveabandon

4、edspacecraftlikeupperstagesorunusablesatellites.Thedeorbitperformanceandapplicabilityoftheelectrodynamicstethereddeorbitsystemareanalyzed.Theelectrodynamicstethereddeorbitdynamicswithmulti-perturbationisformulated.Furthermore,thekeyimpactfactors,includingmissionpar

5、ametersandsystemparameters,areanalyzed.Thefollowingnumericalsimulationsareundertakentoshowtheinfluenceoftheimpactfactorstothedeorbitperformance,basedonwhichtheapplicabilityoftheelectrodynamicstethereddeorbittechnologyarefurtheranalyzed.Theanalysisconcludesthatthist

6、echnologyshowsabetterdeorbitperformanceformissionswithnon-polarorbits.Keywords:Theelectrodynamicstethereddeorbittechnology;Dynamicsmodeling;Deorbitperformanceanalysis;Applicabilityanalysis[5~8]0引言快速离轨。随着人类空间活动日益频繁，在宇宙中遗留大量与传统的使用推进剂进行离轨的方式相比，电动的太空垃圾不可避免，空间碎片清理已成为世界航

7、天力绳系离轨技术不需要携带推进剂，可以极大减少离[1~3]界关注的重大课题。为实现空间碎片清除，目前主轨系统的质量，显著节约发射成本，具有高效率、低[1]要有推力离轨方法、网状机构捕获方法、空间机器人质量的优点。然而，电动力绳系离轨系统进行离轨时，[2]方法等，但是这些方法都存在耗能大、成本高、结构系统处于一个复杂的耦合多场状态，因此，离轨性能复杂等缺点。也受到多种因素制约。目前的研究大多集中于绳系的[6,7][8,9]近年来，随着空间绳系技术的发展，基于电动力控制方案研究、硬件方案分析与设计、绳系动力[10]绳系的飞行器离

8、轨技术成为了一种新颖的被动离轨方学建模等问题，鲜有考虑空间多场耦合因素影响，[4]式，特别适用于火箭末级、废弃卫星等飞行器。其基从任务规划级层面开展电动力绳系离轨技术的离轨性本原理是：导电绳系在地球磁场中运动时，会由于切能分析及任务适应性分析，以指导工程设计。割磁力线而在绳系中产生电流，电