[發明專利]利用渦流效應實現空間碎片消旋的小衛星編隊設計方法在審
| 申請號： | 201710428810.0 | 申請日： | 2017-06-08 |
| 公開（公告）號： | CN107357303A | 公開（公告）日： | 2017-11-17 |
| 發明（設計）人： | 袁建平;張軍華;代洪華;馬衛華;孫沖;王菲 | 申請（專利權）人： | 西北工業大學 |
| 主分類號： | G05D1/10 | 分類號： | G05D1/10 |
| 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： | 利用 渦流 效應 實現 空間 碎片 衛星 編隊 設計 方法 | ||
1.利用渦流效應實現空間碎片消旋的小衛星編隊設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟一、航天器平臺選擇需要進行抓捕的空間碎片，對其進行逼近機動到距離空間碎片100±5m的位置，以備釋放小衛星進行下一步工作；
步驟二、航天器平臺根據自身與單個空間碎片的相對位置、相對速度的碎片的外形尺寸，對所要釋放的四顆小衛星進行編隊構型的設計，建立編隊與空間碎片的相對運動模型；
步驟三、利用航天器平臺的釋放裝置依次釋放四顆小衛星，并根據建立的相對運動模型選擇釋放時推力的大小，使小衛星散落在所要消旋的空間碎片周圍；
步驟四、衛星展開通電螺線圈和太陽能帆板，通過控制小衛星的釋放時的位置和速度使它們以目標碎片為中心形成自然的圓或橢圓編隊，其中平面內的兩顆小衛星正對碎片一個旋轉軸，平面外的兩顆小衛星正對碎片的一個旋轉軸；
步驟五、利用太陽能帆板產生電能對通電螺線圈進行通電，產生磁場對碎片進行消旋，減小碎片兩個軸翻滾的角速度，直至將碎片的旋轉角速度減小到限制值以下；將平面內的兩個小衛星進行小機動，改變編隊構型，使其正對碎片的第三個旋轉軸，減小該軸的翻滾角速度，直至將碎片的旋轉角速度減小到限制值以下。
2.根據權利要求1所述的利用渦流效應實現空間碎片消旋的小衛星編隊設計方法，其特征在于，步驟二中，建立編隊與空間碎片的相對運動模型的具體方法如下：
目標碎片沿近圓軌道運行時，其周圍的小衛星編隊相對碎片的運動方程用C-W方程表示，即：
式中，n為平均角速度，對于圓軌道
作用力為零的情況下，寫出自由相對運動方程：
設初始條件為t0,x0,y0,z0,得到方程(2)的解析解為
式中，τ＝t-t0；
若初始條件則y有隨時間不斷增長的項，因而相對距離越來越大；如果初始條件滿足則在軌道平面內x和y的方程能夠轉化為一個封閉的橢圓方程：
其中，且橢圓方程長半軸為短半軸的2倍。
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