在軌加注過程中組合體航天器動力學建模與分析*

楊雅君，廖　瑛，文援蘭

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073)

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在軌加注過程中組合體航天器動力學建模與分析*

楊雅君，廖瑛，文援蘭

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073)

摘要：針對在軌加注過程中質量分布隨時間變化的組合體航天器，研究動力學建模問題并對其動態特性進行分析。將航天器系統分為剛性組合體平臺和貯箱內燃料兩部分，貯箱內的燃料視為質量、外形和位置連續變化的質量塊，將航天器系統抽象為一組有固定邊界的變質量質點系；在推導出變質量質點系一般力學方程的基礎上，通過對航天器結構進行一定限制消除方程中的反沖力和失調力矩，以組合體平臺主軸作為參考坐標系，建立在軌加注過程中組合體動力學模型；該模型除了參數時變的特點外，與普通剛體動力學相比還含有阻尼項；基于李雅普諾夫穩定判據，對該時變動力學系統的動態特性進行分析。仿真計算展現了不同結構參數對姿態運動軌跡的影響，也證明了理論分析的正確性。

關鍵詞：在軌加注；時變參數；變質量系統；航天器動力學；穩定性分析

在軌加注技術是空間在軌服務的重要組成部分，通過對在軌運行的航天器進行推進劑加注補給，不僅可以延長使用壽命、提高軌道機動能力，還為增加有效載荷比重和降低發射成本提供了可能，具有良好的經濟效益和廣泛的應用前景，因此備受各航天大國的重視。……