空间飞行器设计-第10讲课件.ppt

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1、第10讲航天器的基本组成1近地空间环境的特点：高真空、强辐射、超低温背景、冷热交变航天器完成预定的空间任务，需有若干不同功能的分系统。专用系统：不同航天器装有不同的专用系统，随航天任务而异。通用系统：指所有航天器均需安装的功能相同的系统。主要有：结构系统、温度控制系统、控制系统、电源分系统、天线分系统、无线电分系统等。210.1结构分系统航天器结构外形与仪器总体布局及总装有关，同时也与姿态控制方式密切相关。功用：在满足总体布局要求前提下，构成卫星整体；在静态情况下承受卫星载荷，支承卫星；在动态情况下传递运载火箭和远地点发动机的推力，承受各种力学环境载荷。310

2、.1.1卫星的结构外形一、不用整流罩和用整流罩的卫星大部分是用整流罩的，卫星构形不受运载火箭气动外形的影响，只要能放置在整流罩所包容和容许的空间之内。不用整流罩时，卫星就是运载火箭的头部。卫星的外形必须满足星箭组合体在发射段的气动特性要求。45二、不同姿态控制方式的卫星构形1.自旋稳定控制卫星的构形特点：1)卫星整体呈绕自旋轴的对称结构;2)自旋星体上一般贴有太阳能电池片；3)对圆柱形卫星，一般要求直径大于高度，以提高对自旋轴的转动惯量。67结构简单，不需要携带能源，易于稳定，可靠性高的优点。在早期的中小型人造天体上应用较多。如美国的信使、先驱者5号、探险者1

3、号至7号卫星上，都采用了自旋稳定姿控系统。自旋稳定的缺点是控制精度较低，大约在1º—5º间，并且只有固定不变的方向，没有调整机动的余地。82.重力梯度稳定控制卫星的构形利用卫星各部分质量所受到的不相等的引力等因素产生的重力梯度力矩来稳定卫星姿态。特点：设有一根顶端置有一定质量的重力杆，重力杆长度一般大于卫星高度。设置重力杆的目的是获得足够的控制力矩。为使卫星能装入整流罩，要做成可伸展的结构。910重力梯度稳定，精度3°1112重力梯度稳定仅适用于控制精度要求不高的人造天体。例如导航卫星。重力梯度稳定最大的优点是不需要任何电源，也不需要姿态敏感器，因而这种控制方

4、法简单、可靠、经济，特别适宜于长期运行。其缺点是控制精度较低。美国在子午仪导航卫星、头两颗测地卫星和应用技术卫星中都运用过这种稳定方式。133.三轴稳定控制卫星的构形无明显构形特点，构形比较自由。系统由下列3个子系统组成：姿态敏感器：指向敏感对象（地球、太阳、特定恒星等）；姿态控制器：冷气、发动机、飞轮系统姿态控制执行器：在俯仰、偏航和滚动三个轴各装一对推力相反的共6个推力器1415法国地球观测卫星16三轴稳定，精度0.2°17三、其它方式的卫星构形1.单太阳帆板卫星的构形太阳帆板只安装在卫星的一个侧，也就是说要求一侧对太阳而另一侧不对太阳的构形。因为卫星有效

5、载荷上有制冷设备。18中巴资源卫星19202.有合成孔径雷达的对地观测卫星的构形特点：合成孔径雷达具有一副大的、展开式帆板天线。载有合成孔径雷达的卫星在构形上至少有两副大的帆板式构件。载有合成孔径雷达的卫星其两副大的帆板式构件功能各异。其中一副对地，为雷达天线；另一副对太阳，为太阳能电池帆板。2122233.搭载卫星的构形在运载火箭发射主卫星时有富裕的载荷质量和箭头空间，允许顺便搭载发射的卫星。此类卫星的构形受运载火箭所规定的搭载条件（允许的尺寸、质量和外形等）、规定的装配和接口等制约。搭载卫星的构形因其所搭载的运载器的条件而呈现多样性，无一般规律性。24但对

6、一定的运载火箭，所能搭载的卫星构形相对而言是规范化的。2510.1.2卫星结构的分类卫星是由各种结构组件组合而成的，这些结构按其功能可作如下分类：1.外壳结构保证所要求的结构外形、及必要的表面性质，如对光或无线电波的反射、吸收等。同时，外壳结构应能抵御空间高能粒子的辐射。2.承力结构：传递火箭推力，是承受卫星的超重等载荷的主要承力件。263.密封结构：主要承受内压。其功能是在宇宙空间环境内，人工建立一个适宜的环境，使其保持一定的温度、气压等，供某些精密仪器安装，和保证其正常工作。另有各种液体和气体容器等密封结构。4.能源仪器安装面结构：提供仪器设备安装所必需的

7、安装面。保证仪器的安装精度，要有足够的强度、刚度来保证变形不超过容许限度。275.能源结构：主要指安装电池的结构，包括固定结构和能收拢、展开太阳能电池帆板的结构。应能保证在发射过程中及入轨后结构本身和电池不受损坏并能正常供电。6.天线结构：如鞭状天线、拉杆天线、喇叭形天线、抛物面形天线结构等。其设计有多种特殊要求。如抛物面天线结构要求在剧烈的温度变化下热胀冷缩尽量小。287.防热结构：防止卫星回收时高温传入结构内部，这是返回式卫星的一个主要部分。除此以外，还有连接和分离装置（保证其与运载火箭的连接与分离），以及其他重要机构，如太阳能电池帆板的锁紧和伸展机构、各

8、种舱门的铰链机构等。并不是所有卫星均具