大椭圆轨道航天器编队飞行相对运动分析

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,因而该轨道多应用于卫星通信、天体观测、空间磁场探测等。上述空间任务所需的多航天器协同运动理论亟待解决。利用运动学方法推导了大椭圆轨道编队的相对运动模型,简要证明了实现长期近距离编队的必要条件,分析了相对轨道根数对线性化模型精度及其动力学特性的影响。仿真结果表明,相对运动模型在轨道远地点处精度较高,适当选择相对轨道根数可设计出满足任务要求的编队轨道。     

低轨道卫星通信介绍

本文概述了卫星通信的发展趋势,特别是低轨道卫星通信的优点及世界各国的发展动向。按照低轨道卫星的运行规律,经过计算给出了LEO卫星通信系统的一些重要参数,如轨道参数、卫星寿命、覆盖区域、传输时延、用户每次可通信时间和每天可通信次数等。简要地叙述了LEO卫星通信业务的质量要求,并就LEO卫星的综合利用提出了多种可能性。我国应当抓住机遇,有效地发展LEO卫星通信及其综合利用。     

基于相对轨道根数的几种大椭圆轨道编队构形

大椭圆轨道航天器在较长轨道周期内运行于远地点上空,可以实现高纬度地区长时间的通信和预警,具有重要的军事应用价值.大椭圆轨道编队飞行可实现空间磁场探测、信息干扰等特殊空间任务.有必要研究大椭圆轨道的多航天器协同运动理论.完善了以相对轨道根数为变量的大椭圆编队相对运动模型,分析了模型的误差.推导并证明了几种特殊的伴随星相对运动轨迹:直线、圆、椭圆,给出了两颗以及三颗卫星形成特殊编队构形的条件.仿真结果表明,在二体条件下,对近距离大椭圆轨道航天器的相对运动,编队具有较高的精度.论文研究结论可为大椭圆轨道航天器编队构形初步设计提供理论指导.     

星座卫星移动通信系统最新发展及启示

星座卫星移动通信系统是未来卫星通信应用的主要发展方向,凭借卫星固有优势和新技术优势的融合,星座卫星移动通信系统受到了国内外的高度重视和关注.本文从国外和国内两个方面分析了同步轨道和低轨道两类星座卫星移动通信系统的最新发展现状,重点介绍了国外的Inmarsat系统、Starlink系统和国内"天通一号""鸿雁""虹云"系...     

电磁轨道炮不同截面轨道的特性分析

轨道是电磁轨道炮的重要部件,其性能优劣直接影响轨道炮的发射性能。在传统矩形截面轨道的基础上,设计了凸形和凹形两种不同截面形状的轨道,求解了等高等面积条件下每一种截面的惯性矩,得到了截面参数的最优解。对于每种不同的形状,利用有限元软件MAXWELL对轨道表面电流密度分布进行了三维数值仿真。通过对不同形状轨道的机械和电流特性的对比分析得出:凸形截面轨道具有最大的惯性矩,可以提高电枢的临界速度;而且轨道表面电流密度分布最均匀,枢轨间电接触性能和电流密度分布最好,能很好地抑制烧蚀和电枢局部熔化,因此更适合用于电磁轨道发射。     

载人登月自由返回轨道与Hybrid轨道设计方法

对自由返回轨道与Hybrid轨道的设计方法进行了研究。应用分段受摄的高精度动力学模型,设计了搜索变量、约束条件与微分修正搜索算法,搜索得到了自由返回轨道标称轨道,并使用STK软件对其进行了验证与三维仿真,最后对误差传递情况进行了分析。Hybrid轨道由自由返回与非自由返回轨道组合而成,文中给出了一条典型的Hybrid轨道设计过程,并对其优缺点进行了简要分析。文章所述方法与结论可应用于载人登月任务轨道设计,也可应用于嫦娥后期工程和搭载发射的微型月球探测器的轨道设计。     

航天器轨道机动仿真

针对航天器轨道机动问题,研究了航天器的多种轨道机动方式,给出在不同轨道情况下的模型实现及数字仿真.设计了航天器轨道机动消耗的目标函数,建立了能量-时间消耗的混合优化指标,最终得出了航天器在不同约束条件下的轨道机动策略.     

电磁轨道炮轨道温度场与热应力数值仿真

在电磁轨道炮发射过程中,因热量累积而引起的急速温升与热应力对轨道性能和寿命有着重要的影响。为获得发射过程中轨道温度场及热应力分布情况,在分析轨道热载荷的基础上,建立了热载荷计算模型,并在给定的参数下,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对3种典型截面轨道的温度场与热应力进行了数值仿真。仿真结果表明:轨道温度场与热应力轴向上呈梯度分布,纵向上只扩散到内表面很薄的区域,温度与热应力最大值在电枢初始位置处;相较于矩形与凹形截面轨道,凸形截面轨道温升与热应力较低,性能较好。     

月球探测器返回轨道特性分析

对月球探测器的返回轨道进行了建模与特性分析.在三维空间中建立了返回轨道的数学模型;对模型进行仿真分析得到从月球影响球东经80°出口的返回轨道最省能量等结论;根据模型及其特性给出初步轨道的算例,并以此结果为初值,在已有高精度动力学模型下搜索计算,较快地得到了精确轨道;通过两条轨道参数及空间形状的对比,证明文中解析方法的正确性.     

磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的抑制方法

为了研究磁浮轨道不平顺对悬浮系统的影响,介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源,建立带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上,从干扰输入和系统输出的角度探究轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式,分析系统在额定车速下,受到不同轨道波长激励时的悬浮间隙波动输出。结合唐山轨道不平顺功率谱,指出车辆运行时的敏感波长区域,从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出改进意见。针对现有的磁浮轨道工况,从控制器设计角度研究调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

磁悬浮列车系统轨道动力学分析与试验研究

本文建立了磁悬浮列车系统轨道动力学方程组,讨论了轨道结构参数对弹性轨变形、极限速度及模态的影响,并结合KDⅢ车的试验结果作出分析。     

抑制磁浮轨道不平顺对悬浮系统影响的方法研究

磁浮轨道不平顺是磁浮悬浮系统的主要激扰源之一,其中又以轨道高低周期性不平顺对系统影响最大。这种激扰造成悬浮质量下降、稳定裕度减小以及舒适性降低等问题。为了研究该类型激扰对悬浮系统的影响,本文首先介绍了轨枕铺设、轨道梁距离这两个轨道周期性不平顺的主要来源,建立了带轨道周期性不平顺的悬浮模块模型。在此基础上,从干扰输入和系统输出的角度探究了轨道不平顺对悬浮系统的影响。以数值仿真的方式,分析了系统在额定车速下,当受到不同轨道波长激励下时的悬浮间隙波动输出。然后,结合唐山轨道不平顺功率谱,指出了车辆运行时候的敏感波长区域,从轨枕铺设和轨道梁架设距离两个方面提出了改进意见。最后,针对现有的磁浮轨道工况,从控制器设计角度研究了调整控制参数对抑制轨道周期性不平顺干扰的影响。     

轨道核爆炸效应及防护

介绍了轨道核爆炸试验及现象,总结了轨道核爆炸效应,探讨了轨道核爆炸对于卫星系统的破坏机理及防护措施。     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

电磁轨道炮系统建模与分析

轨道炮利用电能将电枢及弹丸推动至超高速,是具有武器应用背景的复杂机电系统。介绍了轨道炮基本原理,在分析了轨道炮电路、运动学、能耗特点基础上,利用MATLAB建立了系统的数学模型,计算了不同电感梯度条件下轨道炮系统的发射电流、电枢速度、溃入炮体能量,分析了发射过程中不同形式的能量损耗及能量利用效率。结果表明,在特定电源参数条件下,一定范围内提高电感梯度值,电流幅值降低,炮口动能和发射效率提高明显。这对研究轨道炮电能应用特点有一定的参考价值。     

弹性轨道磁悬浮控制系统模型降阶研究

在磁悬浮控制系统中,常常忽略轨道的弹性来设计控制算法。在这种控制算法作用下,当轨道刚度较小时,系统容易产生振动。为解决该问题,可以将轨道弹性加入悬浮模型,然后设计控制算法。考虑轨道弹性之后,悬浮系统的模型会比较复杂,控制算法难以在工程实现。为此,采用Hankel范数近似法对考虑轨道弹性后的模型进行降阶,并且在降阶模型的基础上设计控制算法,解决了轨道弹性引发的系统振动问题。并且,这种方法容易在工程中实现。文章最后利用仿真结果验证了降阶方法的可行性。     

新型四极轨道电磁发射器

提出一种新型四极轨道电磁发射器模型,并对其进行数值分析及有限元仿真。设计了四极轨道和三叶花瓣状抛体,通过抛体的三组径向电流与四极轨道产生的三组环向磁场正交。环向磁场和流过抛体的径向电流相互作用产生轴向加速力。此外,新型四极轨道电磁发射器的结构设计有利于克服发射过程带来的巨大振动,提高发射精度和准确性。基于理论计算和有限元验证,对抛体的电流及磁场分布进行了分析。结果表明:与传统轨道电磁发射器相比,四极轨道电磁发射器能产生更大的轴向加速力。同时随着轨道电流的增加,抛体所受推进力也会增加。     

从空间站出发的奔月轨道设计

由于空间站的运行轨道在惯性空间是已经确定的,因此对于基于空间站组装的月球探测器,需要对其奔月轨道做出专门设计.本文结合月球的运动规律,建立了完整的奔月轨道数学模型,并结合工程的实际背景,给出了相应的约束条件,从而将轨道设计问题转化为求解满足一系列约束条件的轨道动力学方程.然后通过选取合理的优化目标和约束参数,利用遗传算法和SOP算法进行求解,计算得到了满足条件的奔月轨道参数.最后,将得到的初步设计结果,与STK计算结果进行了比较,进一步验证了结论的正确性.     

多轨道大规模无线传感网络移动数据收集机制

针对无线传感器网络WSNs(WirelessSensorNetworks)能耗平衡问题,提出了一种多轨道大规模移动数据收集机制,简称为MTM(Multi-Track Mechanism)。MTM包括节点估计、能耗评估、多轨道能量平衡等3个阶段。通过使用MTM机制确定MS(MobileSink)的多轨道移动路线,可以优化整个WSNs的节点能耗。仿真表明,MTM是一种高效的数据收集机制,在节点能耗平衡、网络寿命延长方面有着突出的特点。     

超低轨道卫星摄动特性分析及轨道维持方法

针对超低轨道卫星长时间在轨飞行的轨道维持问题,分析了超低轨道平均偏心率矢量变化特性,提出了一种超低轨道维持的控制方法。分析了J2、J3摄动以及大气阻力摄动作用下超低轨道卫星偏心率矢量的变化特性;基于能量守恒原理设计了超低轨道高度维持的控制策略;通过仿真算例验证了控制策略的有效性。结果表明:在地球非球形引力摄动、大气阻力摄动和速度脉冲作用下超低轨道平均偏心率的变化是稳定的,所设计的轨道维持方法不仅能够实现超低轨道高度维持,确保平均偏心率矢量收敛至平衡位置,且用于轨道维持的燃料消耗合理,能够满足长时间的超低轨道飞行要求。