最新航天器动力学考试一页纸教学讲义PPT课件.ppt

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1、航天器动力学考试一页纸其中f是真近点角：航天器相对于椭圆长轴的极角。真近点角f的变化就是航天器的轨道角速度。轨道角。NSOfrapaeb偏近点角E：椭圆轨道存在内、外接圆，航天器在内、外接圆上的投影点与椭圆中心对应的夹角。如图。平近点角M：航天器从近地点开始按平均角速度n转过的角度。根据上式可由平近点角M迭代求出偏近点角E、再求出真近点角f。从而确定航天器的运动。一些重要的轨道公式NZXYhiΩωSret=τOi和Ω表示了轨道平面在空间中的方位，p，e表示椭圆的大小和形状，τ表示了航天器在轨道中的相对位置ω表示近地点幅角，节线ON与e的夹角,

2、表示轨道长轴方向。§1.6航天器星下点轨迹星下点的覆盖范围是：赤经α为00－3600，赤纬δ在正负i之间。考虑地球自转时，卫星的地心经度为：卫星的地心纬度为如果考虑地球是椭球，有是地心纬度是地理纬度常见的轨道按高度分类低轨道LEO距地面数百公里至5000公里，运行周期为2～4小时中轨道MEO距地面5000～20000公里，运行周期4～12小时高轨道GEO距地面35800公里，运行周期24小时在北极向下看，如果轨道的运动是逆时针运动的，则称之为顺行轨道，反之为逆行轨道。顺行轨道的倾角值在0º~90º之间逆行轨道的倾角值在90º~180º之间轨道倾角值

3、为90º，称为极地轨道常见的轨道按倾角分类倾斜轨道轨道倾角i在00－900的轨道一般都称为倾斜轨道。这是最常见的轨道。侦察卫星、资源卫星地球同步轨道航天器的轨道周期与地球自转周期相同考虑地球自转时，使用地心坐标系，其原点在地心，三轴分别指向三颗恒星。因此，计算地球自转周期应该用“恒星日”。（恒星连续两次上中天的时间间隔）太阳日：太阳两次上中天太阳同步轨道航天器相对地心的动量矩h在空间中进动太阳同步轨道的的特点是：太阳照射轨道平面的方向在一年内不变。或航天器经过同一地点的当地时间不变。欧拉角(3-1-3，刚体定点)的方向余弦矩阵OZYXz1y1x1z

4、2y2x2z3y3x3进动角章动角自转角广义欧拉角24种，绕体轴12个，绕定轴12个两种轨道计算的转换关系（1）把轨道平面内卫星轨道坐标系=>惯性坐标系（2）把惯性坐标系中曲线=>轨道平面内的极坐标i发射场纬度:发射方位角:轨道倾角与发射场地的关系r0v0v1vf1f01单脉冲变轨（共面）轨道拱线转角:两轨道半长轴的夹角飞行角1：卫星飞行速度v1与当地水平线的夹角。轨道平面不变，所以轨道倾角i、升交点赤经不变。ON0v0v1v（1）改变轨道倾角i、升交点角。N1i0i10表示了在何处进行变轨。单脉冲变轨（非共面）（

5、2）仅仅改变轨道倾角i最佳变轨点在两轨道相交的节点。脉冲速度增量为：原轨道与新轨道相交（相切）时，在交点施加一次冲量，即可使航天器由原轨道转入新轨道。这种情况称为轨道改变。轨道控制可分为两类：轨道改变/轨道转移+轨道保持v1v1v2v2双脉冲变轨－－霍曼变轨霍曼椭圆转移轨道半长轴和偏心率为：两次脉冲速度增量之和称为特征速度。由于速度与推进剂使用量有关，所以特征速度反映了推进剂的使用多少，是进行优化的一个指标。原轨道与新轨道不相交（不相切）时，则至少要施加两次冲量才能使航天器由原轨道转入新轨道。这种情况称为轨道转移。连接原轨道与新轨道的中间轨道，

6、称为过渡轨道或转移轨道。在两个共面圆轨道之间的最佳变轨方式（2）（1）（过渡）PAv1v2v1v2vAtvPt双脉冲变轨－－霍曼变轨（1）（过渡）1双脉冲拱线转动控制是共面椭圆变轨的一种最佳控制模式。上升段动力飞行沿驻留轨道滑行在近地点射入在过渡轨道上运行远地点射入在准同步轨道上漂移定点置入静止卫星的入轨控制地球扁平率不影响轨道的几何形状，只引起轨道平面的转动。因为机械能守恒，但是动量矩不守恒地球质量扁平分布参数地球引力场的摄动地球引力位函数非中心引力位函数轨道摄动的处理方法：考威尔方法，恩克方法，轨道参数摄动法具体就是：轨道高度越来越小，

7、轨道形状逐渐变圆。轨道方位近地点位置轨道大小轨道形状这表明：大气阻力不影响轨道的方位，只影响轨道的大小和形状。大气阻力的摄动航天器的相对运动相对运动与绝对运动的轨迹可能完全不同航天器的控制在动系中更方便描述相对运动方程的精度较高绝对运动与相对运动的关系yzxOr1ρr2交会对接的程序，分为地面引导、自动导的、接近和停靠、对接合拢4个阶段。相对运动方程（C-W方程）航天器近距离相对运动的线性化方程在xy平面（轨道平面）近似是2：1的椭圆，但在y方向会漂移。在xz平面是一个倾斜的不变的椭圆姿态控制的几种方法:外力矩控制法(重力梯度稳定:低轨道、主转动惯

8、量差尽量大。)高速自旋法（高速自旋的刚体具有定向性和稳定性）(单自旋稳定：最大或最小惯性主轴为稳定转动轴，中间轴不稳定，但