电动力缆绳离轨特性研究
空间碎片以及废弃卫星对在轨运行的航天器是一个不容忽视的重大安全隐患，因此需要采取一定的措施使空间碎片或废弃卫星脱离原轨道而进入大气层烧毁掉。针对目前可行的离轨手段，利用导电缆绳与地磁场相互作用产生的洛仑兹力使卫星特别是低地球轨道卫星的轨道快速衰减是一种很有发展前景的离轨方式。本文对基于电动力缆绳的航天器离轨过程进行了深入研究，具体工作如下： 首先，本文研究了电动力缆绳产生电动力拉力的基本原理，建立了精确地磁场模型；分别在偶极子模型和精确地磁场模型作用下，对电动力拉力的大小、方向、离轨时间及电动力缆绳倾角的大小进行了计算分析；建立了电动力力矩与缆绳系统重力梯度力矩的平衡关系；分析了电动力力矩为系统提供能量的原理；最后分别在偶极子地磁场模型和精确地磁场模型作用下，对受电动力缆绳作用的航天器的离轨过程进行仿真，分析了在不同精度地磁场模型下，航天器离轨过程中各轨道参数的变化情况，并比较了不同模型对离轨时间的影响。 其次，卫星在轨运行时将受到各种干扰力的影响，因此在研究精确地磁场模型电动力缆绳离轨系统的动力学特性的基础上，着重研究了大气阻力摄动和地球非球形摄动对卫星离轨过程中各轨道参数的影响。通过数学仿真，分析了计入大气阻力摄动和地球非球形摄动时对于仿真精度的影响。 最后，改变了电动力缆绳的长度和直径大小，分析了电动力缆绳参数变化对离轨时间的影响，仿真结果表明，缩短缆绳长度离轨时间明显增加，而增大缆绳的直径，离轨时间将显著减少。
电动力缆绳;离轨特性;航天器;电动力拉力
哈尔滨工业大学
硕士
人机与环境工程
罗文波
2006
中文
V448.23
87
2013-03-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）