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航天器太阳帆板对日定向方法研究

林竹翀  
【摘要】:随着航天技术的发展,飞行器上所需的功率越来越大,发展高功率、高可靠性、长寿命和低成本的空间太阳电池阵始终是航天技术所追求的目标。近年来,我国正积极发展导航,通讯等大功率卫星,如何提高卫星电源系统的性能日渐显得重要。本文以此为背景,研究不同轨道卫星太阳帆板对日定向方法,为我国大功率卫星电源系统的设计提供参考。 太阳同步轨道卫星太阳帆板常用的定向方式是开闭环组合控制。该方式以恒定的跟踪速度驱动太阳帆板对日定向。由于轨道摄动等因素的存在,跟踪误差会逐步扩大而超出容许范围。本文研究了太阳周年视运动和大气阻力对长寿命太阳同步轨道卫星太阳帆板以恒定跟踪速度对日跟踪定向的影响,提出在基本跟踪速度的基础上再进行太阳周年视运动修正和大气影响补偿的跟踪方法。 辅助姿态偏航角是一般倾斜轨道卫星单自由度太阳帆板对日定向的有效方法。辅助固定偏航角的方案对卫星的某些应用很有意义。原方案中偏航角和太阳仰角的关系式的推导有缺陷,本文通过多项式拟合参数法给出了最佳偏航角与太阳仰角的解析表达式,并且减少了原方案的能量损失。 非定向式太阳帆板应用于短寿命低功率的某些特殊用途卫星。针对使轨道周期内获得能量最大的非定向式太阳帆板最佳指向问题,本文论证了单位天球中最佳指向必定通过太阳轨迹圆环被太阳帆板平面截得的上方部分的质心的规律,并由此提出了一种逐步迭代修正的方法。该方法适应于椭圆轨道卫星。将其应用于不同偏心率轨道卫星,仿真结果说明该方法能有效解得非定向式太阳帆板的最佳指向。


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