空间飞行器用的小推力推进系统评述

一、国外卫星飞船用的小推力推进系统发展史早期国外卫星采用的喷气推进系统是用简单可靠、技术成熟的冷气推进系统,如六十年代初期美国的“徘徊者”,“雨云”、轨道地球物理观测卫星和轨道天文观测卫星等均采用冷气推进系统。但这种推进系统比冲低,仅适用于寿命短、需要控制冲量小的卫星。与此同时国外也开始采用单元过氧化氢催化分解推进系统,1961年在水星载人飞船上已成功使用。但过氧     

我国初具全电推卫星控制能力

<正>经过为期两年的科研攻关,近日,中国航天科技集团公司五院502所电推进平台控制系统一体化设计方案新鲜出炉。这标志着我国已经初步掌握电推进卫星GNC(制导、导航与控制)系统设计方法,我国在电推进卫星理论研究与工程设计工作中取得重要进展。如何在"卫星大脑"GNC系统的操控下帮助电推进航天器进行轨道转移、精确入轨以及在轨控制是世界性难题。"与传统的化学推进航天器     

美国AEHF军事通信卫星推进系统及其在首发星上的应用

美国先进极高频（AEHF）项目将采用4颗运行于地球同步轨道（GEO）的AE—HF军事通信卫星。AEHF卫星的推进系统由远地点发动机、姿态控制发动机组和双模式霍尔电推进子系统组成。首发星AEHF-1是世界上首个采用霍尔电推进系统执行发射后轨道提升任夯的GEO卫星。AEHF-1卫星星箭分离后,远地点发动机未能正常工作,因此...     

基于统一操作的近地卫星业务测控工作模式

一般而言,卫星系统在功能上可分为平台服务分系统和有效载荷分系统。相应地,卫星测控在测控对象上也可划分为工程测控和业务测控。卫星工程测控是指对平台服务分系统工作状态的长期管理和卫星轨道、姿态的长期保持,主要包括平台工作状态监视与控制、卫星轨道测量与控制、姿态控制与保持以及卫星能源管理等。卫星业务测控是指对有效载荷分系统的长期运行管理,主要是卫星业务应用时有效载荷的开关机控制、工作状态设置与监视等。卫星工程测控与业务测控既相对独立,又相互关联。原则上,在我国卫星长期管理阶段的工程测控由航天测控系统负责,业…     

布哈什卡拉(Bhaskara)卫星采用磁偏置控制

轨道退行(orbit regression)会使卫星自旋轴偏离轨道法线。扰动力矩,例如气动力矩,重力梯度力矩,太阳辐射压力力矩和磁力矩,也能引起自旋轴的漂移。印度地球观测实验卫星Bhaskara是近地圆轨道自旋稳定卫星,其自旋轴沿轨道法线定向,采用冷气推进系统来控制其自旋轴的定向和自旋速率。对于该卫星而言,每一自旋周期内重力梯度力矩平均为零。气动力矩是个以轨道频率旋转的矢量,故净漂移很小,在设计阶     

国外卫星推进技术发展现状与未来20年发展趋势

新形势下航天技术的发展对推进技术提出了更高的要求,无论在技术的广度和深度上都是前所未有的,如15年以上静止轨道卫星和8年以上低轨道卫星对高性能长寿命推进系统的要求、电推进技术的应用、微小卫星轨道保持的应用和深空探测对先进推进技术的依赖等。本文从先进化学推进技术、电推进技术、微推进技术和新概念推进技术4个方面分析了国外卫星推进技术的发展状况,总结了未来20年卫星推进技术的发展趋势,给出了对我国今后技术发展的启示。     

空间电推进应用及技术发展趋势

充分调研分析了国外空间电推进技术及典型应用情况,详细介绍了电推进在GEO卫星位置保持和轨道转移、深空探测主推进、中低轨道航天器无拖曳控制与高精度姿态控制、空间太阳能电站轨道维持等领域的空间应用情况。对电推进在国内不同领域的应用需求进行了分析,包括GEO卫星位置保持和全电推进、近地小行星探测等深空探测主推进、低轨航天器无拖曳控制和轨道维持、(超)低轨小卫星编队飞行及(微)小卫星精确轨道控制和空间太阳能电站轨道维持等任务。电推进技术正朝着高功率、大推力、低功率、微小推力、宽功率范围推力连续可调、高比冲、长寿命和多模式方向发展。针对电推进在不同应用领域的需求及电推进技术发展方向,提出了我国未来20年拟开展的电推进技术研究项目。     

低加速度多次点火转移至对地静止轨道

近年来美国正在发展用统一推进系统实现同步卫星轨道转移。所谓统一推进系统是把用于轨道转移的推进系统与姿态控制和轨道保持推进系统设计成一体的推进系统。这种系统具有比冲高等许多优点。特别是它提供了低加速度的转移,从而可以在近地轨道展开大型卫星并对之进行检测,然后注入对地静止轨道。但由于转移加速度低,需要多圈轨道多次点火才能获得所需的速度增量,这将引起额外的推进剂损失。文中指出使推力矢量控制在当地地平方向并使之稍微偏出轨道平面是较实际的制导方法。若配合适当的加速度和点火次数,推进剂的损失可以忽略不计。文中详细介绍了运动方程和辅助方程,并给出了计算机算法。据此发展的计算机程序可很好地适应这类系统的设计。     

全电推进GEO卫星的变轨策略研究

针对采用全电推进平台的GEO卫星的轨道转移问题,在给定电推进轨道控制模型的基础上,开展卫星由GTO向GEO的变轨策略研究。首先,在轨道远地点高度不变的基础上,给出了给定控制解析解的变轨策略,并给出了该种策略轨道控制律的解析解。其次,文章基于李雅普诺夫优化原理给出了优化的变轨策略,并结合仿真算例计算了该种策略控制律的数值解。在电推进优化转移策略研究的基础上,还分析了全电推进平台卫星在不同推力下的变轨时间需求。文章的变轨策略可为电推进系统在航天领域的应用提供参考。     

同步卫星近地点增速入轨的新方法

同步卫星的传统入轨方法,都是先用运载火箭把卫星送入同步转移轨道,然后在转移轨道远地点上点燃远地点发动机,以消除轨道倾角,并把卫星推进到同步轨道。运载火箭产生的入轨误差,则通过适当地选择远地点发动机的点火姿态,以及借助星上喷气系统的推进作     

巴西卫星跟踪控制中心

在巴西从事航天活动的主要机构中,巴西空间研究院(INPE)负责建造卫星,研究有关的地面支援、跟踪和控制设施。它下属若干个机构,其中卫星跟踪控制中心(CRC)是实施任务控制的重要部门,这里就简要介绍该中心的情况。 卫星跟踪控制中心是用于控制在轨卫星的地面设施系统。从设计能力来说,它既可用于控制低地轨道(赤道上空轨道或极地轨道)上的卫星,也可控制地球同步轨道卫星。该中心包括一个卫星控制中心、两个地面站和一个保障全系统联络的数据通信网。 巴西卫星跟踪控制中心位于圣若泽·杜斯坎普斯,卫星控制中心也建在这里。两个地面站分别在库亚巴和阿尔坎塔拉(见图)。     

组网卫星电推进自主轨道保持方法

以某对地观测星座任务为背景,对基于电推进的组网卫星自主轨道保持控制方法进行研究.由地面进行标称轨道递推并定期上注,星上考虑地球非球形J2项摄动进行本星和标称星拟平均轨道参数递推,采用单边极限环方法进行面内相位保持控制.针对长期运行在对日定向模式的倾斜轨道且固定太阳翼卫星,考虑能源、程控任务、轨道偏心率等约束,设计了卫星...     

小卫星的推进系统

小卫星推进系统可以完成多种功能：变轨、轨道保持、姿态控制、重新定位以及离轨等。先进化学推进系统和低功耗电推进系统是现代小卫星的理想选择。近期可供小卫星应用的推进系统包括高压Ｉｒ／Ｒｅ双组元推力器、电弧推力器、霍尔推力器、脉冲等离子体推力器。业已证明，这些推进系统可以在目前计划中的许多小卫星上发挥其用武之地。本文综述了这一技术领域的最新进展。     

通信、广播卫星轨道备分星的备分方案及利用

一、通信、广播卫星的轨道备分星一个实用的通信、广播卫星系统的工作是和国计民生密切相关的,一旦失效,不但直接影响全国范围的通信和广播,而且还会引起全社会的强烈反响。所以为了提高系统工作可靠性,一般都采用整星轨道备分的措施。一旦工作星失效,就由轨道备分星接替工作。表1列出了几个典型卫星系统的备分星计划。     

静止轨道卫星南北位置保持推力器效率补偿方法及应用

文章通过对南北位置保持原理和10N推力器工作原理分析发现,由于推进系统10N推力器安装位置差异等因素,使成对点火的推力器产生的控制力矩存在偏差,在控制过程中不可避免地会出现卫星姿态超调量过大的现象。针对某静止轨道卫星位置保持过程中卫星姿态超调量过大现象的分析,提出了南北位置保持的推力器效率补偿方法,在实际在轨操作中有效地解决了姿态角超调量过大问题。     

基于微波等离子推力器的地球同步轨道卫星任务优化计算

将微波等离子推力器（MPT）应用于“东方红三号”（DFH-3）卫星的推进子系统，完成其轨道转移和南-北位置保持任务。建立了卫星任务和系统优化计算模型，采用遗传算法对卫星轨道转移和位置保持任务进行优化模拟计算，讨论了推力弧段和推力等对卫星变轨时间、MPT累积工作时间、卫星干质量和有效载荷的影响，结果表明，采用MPT可大大减少推进剂工质消耗，增加有效载荷，变轨时间明显大于化学推进，但小于相同电功率的其他电推进。     

大椭圆轨道挠性卫星姿态快速机动控制研究

对具挠性附件的大椭圆轨道卫星快速姿态机动控制进行了研究。针对此类卫星的非线性姿态动力学特点,用非线性矩阵二阶系统形式建立了卫星刚体与柔性结构模态耦合的动力学模型,用反馈非线性化将其转换为一类多胞线性参变系统。针对该系统设计线性状态反馈控制律实现区域极点配置,将相应控制律参数的求解转换为线性矩阵不等式约束下的凸优化问题。仿真结果表明:所提控制方法可同时实现挠性卫星的快速机动控制和挠性振动的有效抑制,能满足大椭圆轨道运行的挠性卫星完成不同观测区域切换的姿态控制任务。研究为大椭圆轨道挠性卫星的小角度快速机动控制提供了理论支撑。     

GTO卫星飞行温度预计方法与在轨验证

为了提高GTO轨道卫星温度预计的准确度,文章建立了卫星瞬态热分析模型。针对GTO特定工况,采用时段平均当量法模拟太阳翼变化规律供电时仪器间断工作热耗,并在整星热分析中应用PSCHG函数模拟贮箱推进剂相变换热以及推进系统管路温度预计方法等,准确地预计了GTO卫星在轨瞬时温度及变轨期间推进系统温度,验证结果表明：温度预计值...     

全电推进GEO卫星平台发展研究

介绍了国外电推进系统在地球静止轨道(GEO)卫星上的应用阶段,以及包括波音卫星系统-702SP(BSS-702SP)在内的主要全电推进卫星平台;总结了全电推进卫星平台在商业市场竞争、平台技术创新、中型通信卫星市场需求方面的发展动因;提炼了全电推进卫星平台涉及的大推力、高比冲、双模式电推进系统,以及全轨道、小推力、自主变轨和位置保持等关键技术;提出了我国全电推进卫星平台开发的目标及发展途径。     

尤里卡卫星进行最后测试

《空间飞行》1990年11月报道: 欧空局计划于1991年末或1992年初由航天飞机发射的尤里卡卫星目前正在德国进行系统质量检验。欧空局已任命了任务专家,负责在航天飞机进入轨道的第一天进行尤里卡卫星的部署工作。 在6～9个月的飞行中,尤里卡将进行大量的、不同的微重力试验。其它空间科学和技术试验包括:太阳观测、电推进和利用欧空局的奥林帕斯卫星进行轨道内通信试验。完成飞行后,卫