8.3航天器的轨道机动与轨道保持 航天器的轨道控制,从广义上来说,是航天器制导问题, 即对按一定导引规律运动的航天器进行控制,从而使航天器按 预定轨道运动。简单地说,就是控制航天器质心运动的速度大 小和方向,使航天器的轨道满足飞行任务的要求。控制航天器 的速度一般采用下列控制力:反作用推力、气动力、太阳辐射 压力、磁力和其他非重力源的力。 轨道控制氾田很致包括的内容有轨道机动、轨道 保持、交会、对接、再入返回和落点控制等
航天器的轨道控制，从广义上来说，是航天器制导问题， 即对按一定导引规律运动的航天器进行控制，从而使航天器按 预定轨道运动。简单地说，就是控制航天器质心运动的速度大 小和方向，使航天器的轨道满足飞行任务的要求。控制航天器 的速度一般采用下列控制力：反作用推力、气动力、太阳辐射 压力、磁力和其他非重力源的力。 轨道控制范围很广，大致包括的内容有轨道机动、轨道 保持、交会、对接、再入返回和落点控制等。 8.3 航天器的轨道机动与轨道保持
8.3.1轨道机动概念 航天器在控制系统作用下使其轨道发生有意的改变 称为轨道机动,或者说轨道机动是指沿已知轨道运动的 航天器改变为沿另一条要求的轨道运动。已知的轨道称 为初轨道或停泊轨道,要求的轨道称为终轨道或预定轨 道。轨道机动包括变轨控制和轨道校正两种形式,其控 制系统的组成如图8.5所示。 预定轨道 执行机构 敏然计算机控制动力A 实际 测量 信号装置 航天器 图8.5轨道机动控制系统的组成
8.3.1 轨道机动概念 航天器在控制系统作用下使其轨道发生有意的改变 称为轨道机动，或者说轨道机动是指沿已知轨道运动的 航天器改变为沿另一条要求的轨道运动。已知的轨道称 为初轨道或停泊轨道，要求的轨道称为终轨道或预定轨 道。轨道机动包括变轨控制和轨道校正两种形式，其控 制系统的组成如图8.5所示
变轨控制分为轨道改变和轨道转移两种形式。当终 轨道与初轨道相交(切)时,在交(切)点施加一次冲量即 可使航天器由初轨道进人终轨道,这称为轨道改变;当 终轨道与初轨道不相交(切)时,则至少要施加两次冲量 才能使航天器由初轨道进入终轨道,这称为轨道转移。 连结初轨道与终轨道的过渡轨道称为转移轨道。在变轨 控制问题中,初轨道、转移轨道和终轨道可以是圆锥曲 线中的任何一种轨遁。 在发射航天器的过程中,由于存在各种干扰以及系 统本身存在着误差,囚而使航天器实际的轨道不可避免 地偏离预定轨道。消除由于入轨条件偏差而产生的轨道 偏差(基本轨道参数偏差),称为轨道校正,有时也称为 轨道捕获。轨道校正的特点是轨道机动所需的速度增量 不大,即初轨道与终轨道相差较小
变轨控制分为轨道改变和轨道转移两种形式。当终 轨道与初轨道相交(切)时，在交(切)点施加一次冲量即 可使航天器由初轨道进人终轨道，这称为轨道改变；当 终轨道与初轨道不相交(切)时，则至少要施加两次冲量 才能使航天器由初轨道进入终轨道，这称为轨道转移。 连结初轨道与终轨道的过渡轨道称为转移轨道。在变轨 控制问题中，初轨道、转移轨道和终轨道可以是圆锥曲 线中的任何一种轨遁。 在发射航天器的过程中，由于存在各种干扰以及系 统本身存在着误差，因而使航天器实际的轨道不可避免 地偏离预定轨道。消除由于入轨条件偏差而产生的轨道 偏差(基本轨道参数偏差)，称为轨道校正，有时也称为 轨道捕获。轨道校正的特点是轨道机动所需的速度增量 不大，即初轨道与终轨道相差较小
8.3.2平面内的轨道机动 航天器由运载火箭送入轨道以后,经地面测控站测 定,即可确定其基本轨道参数。假设测定结果是近拱点 的高度及速度大小与预定运动参数有偏差,其结果使长 半轴a产生偏差(设e符合要求)。现要求通过轨道机动, 将近拱点或远拱点调到预定高度。 在第二章已经推导了对所有轨道均成立的能量关系 式,目 (8.1) 对式(8.1)两边x 得
8.3.2 平面内的轨道机动 航天器由运载火箭送入轨道以后，经地面测控站测 定，即可确定其基本轨道参数。假设测定结果是近拱点 的高度及速度大小与预定运动参数有偏差，其结果使长 半轴a产生偏差(设e符合要求)。现要求通过轨道机动， 将近拱点或远拱点调到预定高度。 在第二章已经推导了对所有轨道均成立的能量关系 式，即 （8.1） 对式(8.1)两边求一次微分得 2 2 2 v r a = − = 2 2 2 vdv dr da r a − = −
由此可以解出d C Wchv+2△ 因此在小偏差情况下,由△v和△r引起的长半轴a 的改变量△a 2ay△v (8.2) 若基于轨道机动的瞬时假设,在轨道上某点速度v改 变而保持r不变,则 (8.3) 因为轨道长轴是2a,所以轨道长度的改变是2A
由此可以解出 因此在小偏差情况下，由△v和 引起的长半轴a 的改变量△a （8.2） 若基于轨道机动的瞬时假设，在轨道上某点速度v改 变而保持r不变，则 (8.3) 因为轨道长轴是2a，所以轨道长度的改变是2 。 2 2 2a da vdv r r = + r 2 2 2a a v v r r + 2 2a a v v a