電推進(jìn)技術(shù)在GEO衛(wèi)星軌道控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、在衛(wèi)星的軌道控制中，相比傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)控制，電推進(jìn)技術(shù)具有比沖高、推力大小可精確微調(diào)等優(yōu)勢，在應(yīng)用中可以大幅減少航天器推進(jìn)劑攜帶量，為有效載荷提供更多容量，或直接降低航天器總質(zhì)量，節(jié)約發(fā)射成本。國外不少宇航機(jī)構(gòu)都已將電推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在了航天器軌道控制中，在軌道轉(zhuǎn)移、軌道保持和人工特殊軌道實現(xiàn)等問題上均有一定進(jìn)展。而相對來說，我國在電推進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用方面還比較落后。
　　本文重點(diǎn)研究了電推進(jìn)在地球同步衛(wèi)星軌道控制中的應(yīng)用，在對電推進(jìn)技術(shù)

2、在國內(nèi)外發(fā)展情況深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了工程上具有一定難度的長期在軌衛(wèi)星的位置保持控制和GTO到GEO的軌道轉(zhuǎn)移控制，作為主要研究方向。
　　在電推進(jìn)應(yīng)用于GEO衛(wèi)星位置保持控制的研究中，論文深入分析了位置保持原理與大推力位置保持實現(xiàn)的成熟控制策略，并利用電推進(jìn)的特點(diǎn)，設(shè)計了用于東西位置保持控制的弧形極限環(huán)控制策略，以及用于南北位置保持的均勻間隔法和均勻分布法控制策略。論文描述了以上控制策略的制定方法并給出了承擔(dān)該種類任務(wù)的推力判

3、據(jù)，以上控制方法的提出具有一定的創(chuàng)新性。
　　在電推進(jìn)應(yīng)用于GEO衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移控制的研究中，文章著重研究了多種條件下的變軌運(yùn)動方程，經(jīng)過分析比較，提出了一種特殊的適用于小推力變軌的研究方法，即將電推力作為一種方向可控的軌道攝動力，與自然攝動聯(lián)合求解進(jìn)行建模，推導(dǎo)出了研究變軌期間運(yùn)動規(guī)律的動力學(xué)方程；再選擇合適的優(yōu)化算法，最終獲得了該方程的最優(yōu)解。進(jìn)一步地，通過數(shù)值求解和計算機(jī)仿真，得出了小推力衛(wèi)星變軌期間運(yùn)動的特點(diǎn)；在不同衛(wèi)星質(zhì)量

4、、轉(zhuǎn)移軌道參數(shù)下，定量分析了變軌時間、所需推力、消耗推進(jìn)劑之間的邏輯關(guān)系。最后，單獨(dú)研究了使用化學(xué)推進(jìn)和電推進(jìn)混合完成變軌的方案，得出了不同中間軌道下轉(zhuǎn)移時間和所用推力的對應(yīng)關(guān)系等重要結(jié)論。
　　文章最后對目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的電推力器進(jìn)行了調(diào)研，并結(jié)合混合變軌方案的研究結(jié)果，對不同類型的電推力選擇進(jìn)行了比較和分析，得出了電推力器在變軌應(yīng)用中的選型原則。
　　本文的研究為國內(nèi)相關(guān)航天單位應(yīng)用電推技術(shù)進(jìn)行衛(wèi)星軌道控制打下了基礎(chǔ)，