微小卫星的气动力辅助变轨优化设计

姬聪云 南 英 吴会英 安 彬

1.南京航空航天大学航天学院，南京2100162.上海微小卫星工程中心，上海201203



微小卫星的气动力辅助变轨优化设计

姬聪云1南 英1吴会英2安 彬1

1.南京航空航天大学航天学院，南京2100162.上海微小卫星工程中心，上海201203

采用伪谱法对微小卫星气动力辅助变轨问题进行研究，在考虑热流限制、控制约束的条件下进行优化设计，得到微小卫星气动力辅助变轨的最优控制解。在此基础上，通过改变转移轨道的近地点高度，得到卫星的另一组飞行轨迹。比较这2组飞行轨迹，分析了转移轨道近地点高度对气动力辅助变轨的影响：近地点高度越高，依靠气动力辅助所能改变的轨道倾角越小，但是可以减小飞行过程中的最大过载、最大动压和最大驻点热流，因此在微小卫星的总体设计中应该综合考虑任务需求来确定转移轨道近地点的高度。

微小卫星；伪谱法；气动力辅助变轨；轨迹优化

微小卫星是有明确用途的新一代卫星，其特点是：研制周期短、研制经费低，且可以进一步组网，以分布式的星座形成“虚拟大卫星”。与以往的大卫星相比，有很多明显的优势：重量轻、体积小及生产成本低[1-2]。然而如此重量和体积也决定了它能携带的燃料很少，因此在执行空间任务时，必须以很少的燃料实现快速机动变轨。而气动力辅助变轨技术为实现这一目标提供了理论支撑。

20世纪60年代London首次在关于变轨问题的论文中提出了气动力辅助变轨的概念[3]。……