[发明专利]高轨并联平铺贮箱卫星转移段质量特性计算方法

摘要

本发明提供了一种高轨并联平铺贮箱卫星转移段质量特性计算方法，包括将固定产品简化，计算星上固定产品的质量特性；计算星上具有一次性状态转换产品的质量特性；根据发动机推力、比冲和发动机工作时间计算出贮箱内推进剂剩余量及对应的液面高度，再根据贮箱形状、安装位置等计算并联平铺贮箱内推进剂的质量特性；计算卫星在转移轨道段的质量特性，得到各时间点对应的卫星质心位置和卫星转动惯量及惯性积，通过编程循环计算获得整个转移段内的卫星质量特性。本发明针能够快速准确的获取卫星在转移轨道段的质量特性变化规律，为卫星发射前的动力学分析提供依据，也为卫星发射后在轨安全提供保障。

主权项

1.一种高轨并联平铺贮箱卫星转移段质量特性计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：将星上固定产品简化为质点，计算固定产品的质量特性；步骤S2：计算星上设置的一次性状态转换产品的质量特性；步骤S3：根据星上发动机的推力、比冲和的工作时间计算出贮箱内推进剂剩余量及对应的液面高度，再根据贮箱的形状、安装位置计算出并联平铺贮箱内推进剂的质量特性；步骤S4：根据所述固定产品、所述一次性状态转换产品以及推进剂的质量特性得到各时间点对应的卫星质心位置和卫星转动惯量及惯性积，进而获得整个转移段内的卫星质量特性；步骤S1包括如下步骤：步骤S101：将固定产品简化为质点，忽略固定产品相对于自身质心坐标系的转动惯量和惯性积，计算固定产品在卫星机械坐标系下的质量、质心、转动惯量和惯性积；具体为，固定产品的质量M_G为：其中，m_Gi为第i个固定产品的质量，N为固定产品的数量；固定产品的质心(X_G，Y_G，Z_G)为：其中，X_Gi为第i个固定产品的质心在卫星机械坐标系下X方向的坐标，进而得到步骤S102：计算星上所有固定产品的转动惯量(I_GXX，I_GYY，I_GZZ)和惯性积(I_GXY，I_GXZ，I_GYZ)；具体为进而得到,步骤S2包括如下步骤：步骤S201：计算状态转换前一次性状态转换产品的质量特性，包括一次性状态转换产品相对卫星机械坐标系的质心位置矢量L_SL和相对一次性状态转换产品自身质心坐标系的转动惯量和惯性积I_SL；其中，一次性状态转换产品相对卫星机械坐标系的质心位置矢量L_SL表示为：L_SL＝[L_SLx L_SLy L_SLz]   (5)相对一次性状态转换产品自身质心坐标系的转动惯量和惯性积I_SL表示为：其中，设状态转换前的一次性状态转换产品的质量为M_SL；步骤S202：计算状态转换后一次性状态转换产品质量特性，包括一次性状态转换产品相对卫星机械坐标系的质心位置和相对一次性状态转换产品自身质心坐标系的转动惯量和惯性积；其中，一次性状态转换产品相对卫星机械坐标系的质心位置矢量L_ZK表示为：L_ZK＝[L_ZKx L_ZKy L_ZKz]   (7)相对一次性状态转换产品自身质心坐标系的转动惯量和惯性积I_ZK表示为其中，设状态转换后的一次性状态转换产品的质量为M_ZK；步骤S203：计算状态转换前且未充液状态下的卫星质量特性，包括相对卫星机械坐标系的质心位置和相对未充液状态下的卫星自身质心坐标系的转动惯量和惯性积；未充液状态下的卫星相对卫星机械坐标系的质心位置矢量L_XSL表示为：L_XSL＝[L_XSLx L_XSLy L_XSLz]   (9)相对未充液状态下的卫星自身质心坐标系的转动惯量和惯性积I_XSL表示为：其中，设未充液状态下的卫星质量为M_XSL；步骤S204：计算不包含一次性状态转换产品的卫星质量特性，包括相对卫星机械坐标系的质心位置和不包含一次性状态转换产品的卫星自身质心坐标系的转动惯量和惯性积；不包含一次性状态转换产品的卫星相对卫星机械坐标系的质心位置矢量L_XG表示为：L_XG＝[L_XGx L_XGy L_XGz]   (11)相对不包含一次性状态转换产品的卫星自身质心坐标系的转动惯量和惯性积I_XG表示为：其中，设不含具有一次性状态转换产品的卫星，卫星干重为M_XG，步骤S205：根据质心计算公式，有如下表达式：进而求得帆板展开状态下的卫星质心位置L_XZK；根据惯量计算公式，有如下表达式：进而求得帆板展开状态下的卫星X向转动惯量即帆板展开状态下的卫星X向转动惯量，同理可求得和根据惯性积计算公式，有进而求得帆板展开状态下的卫星XY向惯性积即帆板展开状态下的卫星XY向惯性积，同理可求得和