[發明專利]一種基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法在審
| 申請號： | 201710369367.4 | 申請日： | 2017-05-23 |
| 公開（公告）號： | CN107247825A | 公開（公告）日： | 2017-10-13 |
| 發明（設計）人： | 袁建平;陳建林;袁靜;馬衛華;高琛 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 西安通大專利代理有限責任公司61200 | 代理人： | 徐文權 |
| 地址： | 710072 陜西*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 太陽帆 航天器 行星 橢圓 懸浮 軌道 設計 方法 | ||
1.一種基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，建立航天器的太陽光壓力模型，具體是建立航天器上的太陽光壓力與實時姿態和反射率之間的關系；
步驟2，確定航天器行星橢圓懸浮軌道的軌道參數，軌道參數包括軌道半長軸a，偏心率e和懸浮高度L等；
步驟3，對步驟2中的行星橢圓懸浮軌道建模，以行星橢圓懸浮軌道主焦點為中心建立旋轉非一致相合坐標系；
步驟4，確定行星橢圓懸浮軌道動力學模型中的平衡點；使動力學模型中航天器位置矢量的一階導數和二階導數為0，使航天器沿行星橢圓懸浮軌道運動；
步驟5，航天器在旋轉非一致相合坐標系下保持平衡狀態；具體為航天器沿著慣性系下的行星橢圓懸浮軌道運動，利用平衡條件和太陽光壓力模型計算太陽帆的實時反射率和姿態角的變化規律；
步驟6，驗證太陽帆的實時反射率和姿態角是否可實現。
2.根據權利要求1所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟1中航天器的太陽光壓力的大小和方向通過太陽帆的姿態角和反射率進行調節。
3.根據權利要求2所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟1中航天器的太陽光壓力模型為：a＝ar+aa＝ac(ns·n)·[2(1-u)ρs(ns·n)·n+(1-ρs+uρs)ns]；其中單位向量ns為太陽光的方向，n表示太陽帆的法向，u為鏡面反射部分面積占太陽帆總面積的比值，ρs表示照射在鏡面反射上的太陽光完全反射的比率。
4.根據權利要求1所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟2中軌道參數還包括軌道傾角i，軌道真近點角f。
5.根據權利要求4所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟3中航天器在旋轉非一致坐標系下為靜止狀態時，航天器運動對應于沿著慣性空間內行星橢圓懸浮軌道運動。
6.根據權利要求4或5任意一項所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟3中行星橢圓懸浮軌道建模的參考軌道方程s、軌道周期T，瞬時角速度和瞬時角加速度分別為：
其中μp表示行星引力常數。
7.根據權利要求1所述的基于太陽帆航天器的行星橢圓懸浮軌道設計方法，其特征在于，所述步驟4中航天器在行星橢圓懸浮軌道下的動力學模型表示為：其中Ri是太陽帆相對于行星質心的位置矢量，a表示作用在太陽帆上的太陽光壓加速度，μp表示行星的引力常數，R＝s·r，Ri＝s·ri，
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