[发明专利]一种GEO卫星化电混合推进变轨方法

权利要求书

1.一种GEO卫星化电混合推进变轨方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：确定GEO卫星变轨过程初末状态参数；其中，变轨过程分为化推变轨、电推变轨2个阶段，先进行化推变轨、后进行电推变轨；

步骤二：确定化推变轨方程；

步骤三：确定电推变轨方程；

步骤四：确定化电混合变轨优化模型，根据化电混合变轨优化模型得到化推段最优变轨参数；

步骤五：根据化推段最优变轨参数、化推变轨方程、电推变轨方程得到化推推进剂消耗Δm_U、电推推进剂消耗Δm_E以及电推变轨时间ΔT_E；

在步骤一中，初始轨道参数为(a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀)、目标轨道参数为(a_f,e_f,i_f,Ω_f,ω_f,θ_f)，中间轨道参数记为(a_m,e_m,i_m,Ω_m,ω_m)为待确定参数；其中，a₀为初始轨道的半长轴，e₀为初始轨道的偏心率，i₀为初始轨道的倾角，Ω₀为初始轨道的升交点赤经，ω₀为初始轨道的近地点幅角；a_f为目标轨道的半长轴，e_f为目标轨道的偏心率，i_f为目标轨道的倾角，Ω_f为目标轨道的升交点赤经，ω_f为目标轨道的近地点幅角，θ_f为目标轨道的真近点角；a_m为中间轨道的半长轴，e_m为中间轨道的偏心率，i_m为中间轨道的倾角，Ω_m为中间轨道的升交点赤经，ω_m为中间轨道的近地点幅角；

在步骤二中，化推变轨方程为：

(a_m,e_m,i_m,Ω_m,ω_m)＝f(a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀,θ₁,θ₂,γ₁,γ₂,ΔV₁,ΔV₂)；

其中，a_m为中间轨道的半长轴，e_m为中间轨道的偏心率，i_m为中间轨道的倾角，Ω_m为中间轨道的升交点赤经，ω_m为中间轨道的近地点幅角，f(a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀,θ₁,θ₂,γ₁,γ₂,ΔV₁,ΔV₂)为函数，a₀为初始轨道的半长轴，e₀为初始轨道的偏心率，i₀为初始轨道的倾角，Ω₀为初始轨道的升交点赤经，ω₀为初始轨道的近地点幅角；θ₁为化推变轨第1次脉冲点火点的真近点角，θ₂为化推变轨第2次脉冲点火点的真近点角，γ₁为化推变轨第1次脉冲点火的并向轨道法向抬起仰角，γ₂为化推变轨第2次脉冲点火的并向轨道法向抬起仰角，ΔV₁为化推变轨第1次脉冲点火速度增量，ΔV₂为化推变轨第2次脉冲点火速度增量；

化推变轨采用双脉冲变轨，第1个脉冲在近地点附近，速度增量为ΔV₁，点火点的真近点角为θ₁，脉冲方向沿轨道切向，并向轨道法向抬起仰角γ₁；第2个脉冲在远地点附近，速度增量为ΔV₂，点火点的真近点角为θ₂，脉冲方向沿轨道切向，并向轨道法向抬起仰角γ₂；

第1次脉冲点火前卫星轨道参数为(a₀,e₀,i₀,Ω₀,ω₀,θ₁)，转换成位置速度矢量：r₁₀、V₁₀，对应的轨道法向矢量n₁，点火后卫星位置速度矢量变为r_1f、V_1f；点火后位置速度矢量r_1f、V_1f再转换为点火后轨道参数记为(a_k,e_k,ik,Ωk,ω_k,θ_k)；

第2次脉冲点火前卫星轨道参数为(a_k,e_k,i_k,Ω_k,ω_k,θ₂)，转换成位置速度矢量：r₂₀、V₂₀，对应的轨道法向矢量n₂，点火后卫星位置速度矢量变为r_2f、V_2f；点火后位置速度矢量r_2f、V_2f再转换为点火后轨道参数即为中间轨道参数(a_m,e_m,i_m,Ω_m,ω_m,θ_m)；

第1次脉冲点火后卫星位置速度矢量r_1f、V_1f为：

r_1f＝r₁₀

第2次脉冲点火后卫星位置速度矢量r_2f、V_2f为：

r_2f＝r₂₀