面向超低轨道保持的微小卫星微推系统方案设计及微力测量技术研究
发布时间：2020-12-22 14:47
超低轨微小卫星由于轨道高度低,在军事侦察、科学探测等应用中具有独特的优势,有良好的经济效益和广阔的应用前景。同时由于轨道高度低,与传统的低轨卫星相比,超低轨微小卫星受到的大气阻力要高出几十个数量级,导致超低轨微小卫星的寿命较短。因此需要对超低轨微小卫星实施轨道维持控制,而以电推为主的微推具有高比冲、无燃料消耗、价廉等特点,更适用于微小卫星的维持控制。本文基于超低轨微小卫星的轨道维持问题,提出采用新型的真空电弧推力器对超低轨微小卫星提供持续的微小控制力,并对微力进行标定。本文主要研究内容包括:首先,分析了在超低轨环境中不同摄动因素下的轨道漂移情况。基于卫星轨道的高斯摄动运动方程,用数值解分析了在超低轨大气阻力摄动和J2摄动因素作用下的轨道变化特性,计算结果表明在超低轨条件下大气阻力会使轨道高度衰减迅速,给出了衰减速率,为基于微推的超低轨轨道维持提供了理论基础和输入条件。其次,提出了基于真空电弧微推的超低轨道维持策略。在考虑J2摄动和大气阻力条件下,提出采用真空电弧微推的连续微推力来补偿摄动力;由于单个微推开关寿命有限且推力太小,本文设计了微推力簇的构型布局,在增大推力的同时提高了推力系统...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俄罗斯“琥珀-4K2-Kobalt”卫星2009年3月17日欧空局发射了GOCE卫星[13]
图 1.1 俄罗斯“琥珀-4K2-Kobalt”卫星 日欧空局发射了 GOCE 卫星[13]，这是第一颗真正意义的重力梯度卫星，但从该星体积以及质量看属于大卫流探测，有助于开展对地球气候变化问题的研究[14]。体构型，长约 5m，直径为 1m，重约 1t。其发射高度卫星燃料消耗完后，轨道迅速衰减，在 2011 年 11 月 个离子发动机分别安装在 GOCE 卫星星体上，其离子推力状态时，所需的电功率为 550W[15]。
图 1.3 SLATS 卫星展开效果图m 公司研发的一颗对地成像侦察微小卫星 NanoEye[17]。 200km、远地点高度 300km，预计飞行时间为 6 个月~1约 20.6kg，可携带数倍于自身重量的推进剂，因而具有 160km)执行侦察任务。6 号，由中国科学院微小卫星创新研究院与中国科学院气科学实验卫星(LX-1)成功发射，如图 1.4 所示。该卫今为止轨道高度最低的人造地球卫星。该卫星在轨连续薄大气原位温度和密度数据，用于建立精确大气模型。大气科学探索奠定了重要的基础。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电推进器动力系统卫星轨道优化控制仿真[J]. 韩寅奔,董泉润. 航空计算技术. 2018(02)
[2]真空弧推力器构型设计发展现状[J]. 李啸天,张天平,吴先明. 真空与低温. 2018(01)
[3]微阴极电弧推力器研究进展[J]. 耿金越,熊子昌,龙军,沈岩,刘旭辉,陈君. 深空探测学报. 2017(03)
[4]磁增强环型真空弧推力器的研制[J]. 李啸天,张天平,吴先明,任亮. 真空与低温. 2017(01)
[5]基于NI数据采集卡的虚拟仪器面板设计[J]. 韩涛,段世慧. 工程与试验. 2016(04)
[6]真空电弧推力器技术发展现状及趋势[J]. 任亮,张天平,吴先明,李啸天. 真空与低温. 2016(05)
[7]浅谈LabVIEW中采集数据的实时存储和显示方法[J]. 沈瑶,金印彬,杨黎晖. 高校实验室工作研究. 2016(01)
[8]微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量[J]. 杨涓,刘宪闯,王与权,汤明杰,罗立涛,金逸舟,宁中喜. 推进技术. 2016(02)
[9]国外超低轨卫星计划及环境效应研究进展[J]. 姜海富,柴丽华,周晶晶,于钱,院小雪,臧卫国,杨东升,武博涵. 环境技术. 2015(05)
[10]超低轨道卫星摄动特性分析及轨道维持方法[J]. 温生林,闫野,易腾. 国防科技大学学报. 2015(02)
硕士论文
[1]可溯源微纳力值测量系统的优化设计与实验研究[D]. 蔡雪.天津大学 2016
[2]基于滑模控制的超低轨道航天器姿态控制方法研究[D]. 邵汉斌.国防科学技术大学 2014
[3]基于连续小推力空间太阳能电站静止轨道保持方法研究[D]. 刘明洋.哈尔滨工业大学 2014
[4]杠杆式高精度力源技术研究[D]. 王海军.吉林大学 2014
[5]基于LabVIEW的光纤应变数据采集与处理系统的设计[D]. 沈岚.河北工程大学 2010
[6]变臂比杠杆式精密力源技术的研究[D]. 王鹏.吉林大学 2009
本文编号：2931941
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俄罗斯“琥珀-4K2-Kobalt”卫星2009年3月17日欧空局发射了GOCE卫星[13]
图 1.1 俄罗斯“琥珀-4K2-Kobalt”卫星 日欧空局发射了 GOCE 卫星[13]，这是第一颗真正意义的重力梯度卫星，但从该星体积以及质量看属于大卫流探测，有助于开展对地球气候变化问题的研究[14]。体构型，长约 5m，直径为 1m，重约 1t。其发射高度卫星燃料消耗完后，轨道迅速衰减，在 2011 年 11 月 个离子发动机分别安装在 GOCE 卫星星体上，其离子推力状态时，所需的电功率为 550W[15]。
图 1.3 SLATS 卫星展开效果图m 公司研发的一颗对地成像侦察微小卫星 NanoEye[17]。 200km、远地点高度 300km，预计飞行时间为 6 个月~1约 20.6kg，可携带数倍于自身重量的推进剂，因而具有 160km)执行侦察任务。6 号，由中国科学院微小卫星创新研究院与中国科学院气科学实验卫星(LX-1)成功发射，如图 1.4 所示。该卫今为止轨道高度最低的人造地球卫星。该卫星在轨连续薄大气原位温度和密度数据，用于建立精确大气模型。大气科学探索奠定了重要的基础。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电推进器动力系统卫星轨道优化控制仿真[J]. 韩寅奔,董泉润. 航空计算技术. 2018(02)
[2]真空弧推力器构型设计发展现状[J]. 李啸天,张天平,吴先明. 真空与低温. 2018(01)
[3]微阴极电弧推力器研究进展[J]. 耿金越,熊子昌,龙军,沈岩,刘旭辉,陈君. 深空探测学报. 2017(03)
[4]磁增强环型真空弧推力器的研制[J]. 李啸天,张天平,吴先明,任亮. 真空与低温. 2017(01)
[5]基于NI数据采集卡的虚拟仪器面板设计[J]. 韩涛,段世慧. 工程与试验. 2016(04)
[6]真空电弧推力器技术发展现状及趋势[J]. 任亮,张天平,吴先明,李啸天. 真空与低温. 2016(05)
[7]浅谈LabVIEW中采集数据的实时存储和显示方法[J]. 沈瑶,金印彬,杨黎晖. 高校实验室工作研究. 2016(01)
[8]微波推力器独立系统的三丝扭摆推力测量[J]. 杨涓,刘宪闯,王与权,汤明杰,罗立涛,金逸舟,宁中喜. 推进技术. 2016(02)
[9]国外超低轨卫星计划及环境效应研究进展[J]. 姜海富,柴丽华,周晶晶,于钱,院小雪,臧卫国,杨东升,武博涵. 环境技术. 2015(05)
[10]超低轨道卫星摄动特性分析及轨道维持方法[J]. 温生林,闫野,易腾. 国防科技大学学报. 2015(02)
硕士论文
[1]可溯源微纳力值测量系统的优化设计与实验研究[D]. 蔡雪.天津大学 2016
[2]基于滑模控制的超低轨道航天器姿态控制方法研究[D]. 邵汉斌.国防科学技术大学 2014
[3]基于连续小推力空间太阳能电站静止轨道保持方法研究[D]. 刘明洋.哈尔滨工业大学 2014
[4]杠杆式高精度力源技术研究[D]. 王海军.吉林大学 2014
[5]基于LabVIEW的光纤应变数据采集与处理系统的设计[D]. 沈岚.河北工程大学 2010
[6]变臂比杠杆式精密力源技术的研究[D]. 王鹏.吉林大学 2009
本文编号：2931941
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