预定目标的在轨服务飞行器待机轨道分析-论文.pdf

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1、兵工自动化2014—02OrdnanceIndustryAutomation33(2)预定目标的在轨服务飞行器待机轨道分析李岩，蔡远文，程龙(装备学院航天装备系，北京l01416)摘要：为确定单艘在轨服务飞行器(on—orbitServiceVehicle，OSV)针对预定目标的待机轨道，综合轨道动力学和球面几何学原理，利用经典二体动力学模型、霍曼转移轨道模型以及球面三角几何关系，设置具体实例分析OSV针对低、中、高轨道目标的待机轨道选择方法，得到轨道平面调整的能耗和变轨位置与目标轨道平面参数的变化关系，提出待机轨道参数优化的一般思路。该研究可为OSV实施“一对一

2、”在轨服务的待机轨道选择提供理论依据关键词：在轨服务；待机轨道；最优化；机动能力中图分类号：TJ86文献标志码：AParkingOrbitAnalysisof0n—OrbitServiceVehicleforSpecifiedServicingTargetLiYan．CaiYuanwen。ChengLong(DepartmentD厂SpaceflightEquipment，TheAcademyofEquipment，Beijing101416，China)Abstract：Inordertogettheparkingorbitofsingleon—orbitser

3、vicevehicle(osv)forspecifiedservicingtarget，theapproachforlow，mediumandhighorbittargetwasanalyzedusingsomerealexamples，inwhichthespacedynamicsandthesphericalgeometrywerecombinedtogether，andtheclassicaltwo—bodydynamics，Hochmanntransfermodelandsphericaltrigonalrelationshipwereconcerned．

4、Then，thevariabilityoftheenergycostandorbitalchangingpositionofOSVfordifferenttargetorbitplanewaspresented，aswellastheoptimizationoftheparkingorbit．Theapproachprovidesgoodreferencefortheonetooneonorbitserviceoperation．Keywords：onorbitservice；parkingorbit；optimization；maneuverability0引言

5、(sunsynchronousorbit，SSO)圆＼近圆轨道，以LEO的国际空间站(internationalspacestation，ISS)和文献[1]基于单艘在轨服务飞行器(on．orbitSSO的某型号气象卫星为例进行讨论。servicevehicle，OSV)的机动能力和变轨方式，提1)针对ISS的待机轨道选择。出了OSV待机轨道服务范围的计算方法。文献[2]ISS轨道在此基础上研究了“多对多”的在轨服务飞行器部署策略。在合理选择待机轨道I3]的前提下，单艘OSV的服务范围能够得到充分利用，可以满足预定服务对象或轨道参数相近的若干服务对象群体的服务需求

6、，即执行“一对一”或“一对多”的在轨服务任务。单艘OSV待机轨道的选择同样需要考虑服务对象的轨道分布以及OSV自身的变轨机动能力。为了减轻运载系统的压力，降低服务成本，OSV待机轨道高度一般选为中低轨道。由于预定任务中，目标轨道参数是确定的，考虑到OSV机动能力有图1地面待命型OSV针对ISS的待机轨道限，待机轨道最好与目标轨道共面。对于倾角、高ISS运行在近地点高度354km，远地点359km，度相差不多的服务对象，可以由同一OSV来完成服升交点赤经33．1。，近地点幅角l82．3。，倾角51．6。，务任务；因此，笔者选择有代表性的不同轨道服务偏心率为0．000

7、3的近圆轨道上。ISS的在轨服务已对象进行讨论。经有成功的经验可借鉴，如美国的航天飞机、俄罗l对低轨道航天器服务时的待机轨道斯“进步”货运飞船和欧空局的ATV等。地基OSV低轨道主要指低地球圆＼近圆轨道和太阳同步可以采用类似的方式对ISS进行服务。OSV待机轨收稿日期：2013-09—06；修回日期：2013—1009作者简介：李岩(1981一)，男，河南人，博士，讲师，从事自动化测试与控制研究。第2期李岩等：预定目标的在轨服务飞行器待机轨道分析·61·道与ISS轨道越接近，机动消耗越少，但是调相时间挥OSV待机状态下的多种功能，如对地观测等，可就越多，所以待机轨

8、道高度应该