航天器制導(dǎo)與控制課后題答案(西電)-文庫吧資料
2025-06-30 17:01本頁面
【正文】 比,軌道高度越高,引力梯度力矩越小。(4) 細(xì)長雙自旋衛(wèi)星,為保證穩(wěn)定,須在消旋部分安裝被動章動阻尼器,或者在星上設(shè)置主動章動控制系統(tǒng)。(2)慣量比μ小于1(細(xì)長)的雙自旋衛(wèi)星,只要消旋部分的可動部件引起的能量耗散足夠快 ,其運(yùn)動也是穩(wěn)定的。由于雙自旋衛(wèi)星存在自旋和消旋兩部分,因此與單自旋衛(wèi)星相比,如何設(shè)計(jì)消旋控制系統(tǒng)和消旋軸承組合件就成為雙自旋衛(wèi)星的特色（P90）。對復(fù)雜結(jié)構(gòu)航天器，通常由若干分體組成，每個(gè)分體各有相對獨(dú)立的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為多體控制系統(tǒng)，也稱混合控制系統(tǒng)。其余系統(tǒng)是由星上攜帶的控制力矩產(chǎn)生器作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要消耗星上能源，且又具有機(jī)動能力，因此稱為有源系統(tǒng)或主動控制系統(tǒng)。但是最后兩種力矩較少用來作為控制力矩。太陽輻射力矩適用于同步軌道衛(wèi)星等高軌道航天器。所以磁力矩作為控制力矩比較適用于低軌道航天器。前者動量矩的方向變化在一個(gè)平面內(nèi)，后者則可在三維空間任意改變。如果把恒速旋轉(zhuǎn)的輪子裝在框架上，而框架又可以相對于航天器本體轉(zhuǎn)動，即框架角變化，那么就得到了動量矩的大小恒定不變而方向可變的飛輪，這種飛輪稱為控制力矩陀螺。如果飛輪的平均動量矩是一個(gè)不為零的常值——偏置值，也就是說飛輪儲存了一個(gè)較大的動量矩，飛輪的轉(zhuǎn)速可以相對于偏置值有一定的變化，從而產(chǎn)生控制力矩。 當(dāng)飛輪的支承與航天器固連時(shí)，飛輪動量矩方向相對于航天器本體坐標(biāo)系Oxyz不變，但飛輪的轉(zhuǎn)速可以變化，這種工作方式的飛輪通常稱為慣性輪。因此電推力器成為今后長壽命、高精度航天器推力器的一個(gè)重要發(fā)展方向。根據(jù)產(chǎn)生推力所需能源的行駛不同，質(zhì)量排出型推力器尅分為冷氣推力器、熱氣推力器和電推力器。它根據(jù)牛頓第二定律，利用質(zhì)射排出，產(chǎn)生反作用推力，這也正是這種裝置被稱為推力器或噴氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原因。慣性敏感器，易磨損、質(zhì)量大射頻敏感器176。太陽敏感器、質(zhì)量輕′星敏感器176。答：200km和500km所受的最主要的兩種干擾力矩是：氣動力矩和重力梯度力矩；1000km和2000km所受的最主要的兩種干擾力矩是：重力梯度力矩和磁力矩。衛(wèi)星做的是復(fù)合運(yùn)動，其各旋轉(zhuǎn)軸的角速度是相互耦合的，因而導(dǎo)致各通道間的耦合。即，軌道高度為2000km的衛(wèi)星對應(yīng)的角速度為：ω=v/2000軌道高度為200km的衛(wèi)星對應(yīng)的角速度為：ω=v/200又因?yàn)楹教炱鞯木€性化姿態(tài)動力學(xué)方程是：所以航天器姿態(tài)動力學(xué)在俯仰軸可以獨(dú)立出來, 而滾動和偏航姿態(tài)是相互耦合的。試定量分析這兩顆衛(wèi)星各通道間耦合的強(qiáng)弱, 并闡述產(chǎn)生耦合的原因。若軸不是剛體的主慣量軸，則直接將代入到中就得到此時(shí)的姿態(tài)動力學(xué)方程。慣量積的數(shù)值可正可負(fù)，它們與坐標(biāo)系的選取密切有關(guān)。已知坐標(biāo)軸單位矢量的導(dǎo)數(shù)公式是代入H的導(dǎo)數(shù)式中，并根據(jù)動量矩定理得因，所以M在航天器本體坐標(biāo)系中可以展開為其在各軸的分量表示為或表示成矩陣矢量形式，即上式稱為歐拉力矩方程式。于是在本體坐標(biāo)系中，剛體的和M可以分別表示成式中，是航天器本體坐標(biāo)系各軸的單位矢量，上兩式右端的系數(shù)則是相應(yīng)矢量沿各坐標(biāo)軸的分量。設(shè)航天器在空間以角速度旋轉(zhuǎn)，其動量矩為。以坐標(biāo)系和為例，星體軸的位置可通過3次旋轉(zhuǎn)達(dá)到坐標(biāo)軸的位置。而各種坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以通過一系列旋轉(zhuǎn)角來表示，這些旋轉(zhuǎn)角稱為歐拉角。答：航天器姿態(tài)運(yùn)動常用的坐標(biāo)系，主要有4種，分別是：慣性坐標(biāo)系、質(zhì)心平動坐標(biāo)系、質(zhì)心軌道坐標(biāo)系、以及本體坐標(biāo)系。(3)確定橢圓軌道的形狀和大?。河砷L半軸 a和偏心率e確定。時(shí)，航天器成為與地球自轉(zhuǎn)方向相反的赤道航天器。i180176。i90176。時(shí)，稱為赤道軌道；當(dāng)i = 90176。確定航天器在空間的位置:(1)確定航天器軌道平面在空間的方位：由軌道傾角i和升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω確定。(5)橢圓偏心率e= a2b2/a，其中b是橢圓的短半軸。 (3)近地點(diǎn)角距ω：投影在天球上的橢圓軌道近地點(diǎn)與升交點(diǎn)對地心所張的角度，從升交點(diǎn)順航天器運(yùn)行方向量到近地點(diǎn)。 (2)升交點(diǎn)赤徑Ω：從春分點(diǎn)方向軸量起的升交點(diǎn)的經(jīng)度，順地球自轉(zhuǎn)方向?yàn)檎?。這些參量是相互獨(dú)立的，而且通常具有十分明確的物理意義。解得V=√(2GM/r)這個(gè)值正好是第一宇宙速度的√2倍。 航天器在圓周軌道上運(yùn)行所必須具備的速度叫做圓周速度。2. 5 利用牛頓定律證明開普勒第三定律。曲線在焦點(diǎn)處的寬度是一正值之量,稱為正焦弦(通徑)以2p表示。對于拋物線,2a為無窮大。通過兩個(gè)焦點(diǎn)的弦長稱為圓錐曲線的長軸,以2a表示,參數(shù)a稱為長半軸或長半徑。對于拋物線 , 可認(rèn)為虛焦點(diǎn)F′在無窮遠(yuǎn)處,所以2c為無窮大。兩個(gè)焦 點(diǎn)間的距離以2c表示。所有的圓錐曲線均有兩個(gè)焦點(diǎn)F和F。這樣，惟一存在的力為引力，于是方程簡化成
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