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卫星调整姿态的方式有哪些?

发布时间:2019-07-25 21:16 来源:未知 编辑:admin

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  知道合伙人教育行家采纳数:26723获赞数:202730从师范学校毕业后一直在现在单位工作向TA提问展开全部根据对卫星的不同工作要求,卫星姿态的控制方法也是不同的。按是否采用专门的控制力矩装置和姿态测量装置,可把卫星的姿态控制分为被动姿态控制和主动姿态控制两类。

  被动姿态控制是利用卫星本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法。被动姿态控制方式有自旋稳定、重力梯度稳定等。

  有的卫星要求其一个轴始终指向空间固定方向,通过卫星本体围绕这个轴转动来保持稳定,这种姿态稳定方式就叫自旋稳定。它的原理是利用卫星绕自旋轴旋转所获得的陀螺定轴性,使卫星的自旋轴方向在惯性空间定向。这种控制方式简单,早期的卫星大多采用这种控制方式。使卫星产生旋转可以用在卫星的表面沿切线方向对称地装上小火箭发动机,需要时就点燃小发动机,产生力矩,使卫星起旋或由末级运载火箭起旋。我国的东方红一号卫星、东方红二号通信卫星和风云二号气象卫星都是采用自旋稳定的方式。

  重力梯度稳定是利用卫星绕地球飞行时,卫星上离地球距离不同的部位受到的引力不等而产生的力矩(重力梯度力矩)来稳定的。例如,在卫星上装一个伸杆,卫星进入轨道后,让它向上伸出,伸出去后其顶端就比卫星的其它部分离地球远,因而所受的引力较小,而它的另一端离地球近,所受的引力较大,这样所形成的引力之差对卫星的质心形成一个恢复力矩。如果卫星的姿态(伸杆)偏离了当地铅垂线,这个力矩就可使它恢复到原来姿态。该种控制方式简单、实用,但控制精度较低。

  主动姿态控制,就是根据姿态误差(测量值与标称值之差)形成控制指令,产生控制力矩来实现姿态控制的方式。

  许多卫星在飞行时要对其相互垂直的的三个轴都进行控制,不允许任何一个轴产生超出规定值的转动和摆动,这种稳定方式称为卫星的三轴姿态稳定。目前,卫星基本上都采用三轴姿态稳定方式来控制,因为它适用于在各种轨道上运行的、具有各种指向要求的卫星,也可用于卫星的返回、交会、对接及变轨等过程。

  地球对周围物体的引力,其方向指向地球中心,引力大小与物体质量成比例,与物体到地心的距离平方成反比。这样,对一种哑铃形卫星来说,会受到所谓重力梯度力矩的作用。对于火箭和飞机,重力梯度力矩比起推力干扰力矩或气动力矩来说实在太小,可以忽略不计。对于自由飞行的卫星则可能是最主要的力矩。

  利用重力梯度力矩,可以使哑铃形卫星(加上适当的阻尼装置)自动寻找并跟踪地心方向。与重力梯度力矩类似,轨道运动的离心力也会产生离心力梯度力矩。重力梯度力矩和离心力梯度力矩联合作用,可以获得三轴稳定。如果卫星是一本较厚的书,那么在这两种力矩联合作用下稳定的姿态是:书面与轨道面平行,书的长边与铅垂线平行。这些被动姿态控制方式,统称为重力梯度稳定。

  重力梯度稳定方式简单可靠、消耗能量少、寿命长,但缺点是控制力矩小(因而易受干扰力矩影响)指向精度低、需要专门的阻尼装置、存在双向稳定和正确初始姿态捕获的问题。因此它目前仅用于少数对姿态精度要求不高的卫星。目前还在试验阶段的绳索卫星也利用重力梯度力矩。绳索卫星通过一根柔性绳索与航天飞机连接,向上或向下释放100公里,用于研究地磁场、电动力学、大气特性以及进行地球观测,还可以利用绳索中的电缆切割地球磁力线来发电或者产生改变卫星轨道的作用力。

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