[发明专利]一种人造卫星构型的外包络设计方法

摘要

本发明提供了一种人造卫星构型的外包络设计方法，包括步骤一：确定卫星运载状态总高H；步骤二：火箭整流罩内卫星正投影矩形截面的数学建模；步骤三：求解使得投影截面积S极大值存在的W值和L值；步骤四：根据其他约束条件完善卫星外包络设计。本发明将三维空间布局问题，转变为二维平面问题，降低了求解难度。将三维空间容限极大问题转变为平面曲线极大值问题，降低了运算量。将数学计算引入到卫星总体设计工作，降低对个人主观经验依赖。将以往依靠个人主观经验解决的问题转换成数学语言表达，提高设计工作效率，提高了设计工作精度。

主权项

1.一种人造卫星构型的外包络设计方法，具体包括以下几个步骤：步骤一：确定卫星运载状态总高H；卫星运载状态由运载或搭载任务规划决定，卫星运载状态总高H通常由运载方给出，或由有特殊要求的星上载荷设备提出卫星总高需求，经卫星总体部门协调运载方许可。卫星总高H确定以后，包络体积最大化问题转化为投影截面积最大化问题。步骤二：火箭整流罩内卫星正投影矩形截面的数学建模；画出整流罩内卫星正投影矩形截面的简化图形，利用勾股定理建立卫星正投影截面矩形长度L和宽度W的数学关系；W、L/2、r、R同时出现在一个直角三角形中，存在以下几何关系：其中，r,R分别是运载包络的内、外边界圆半径，S是卫星正投影截面(即阴影区域)的面积，L是投影截面长度，W是投影截面的宽度，W∈(0,R‑r)。其中，R、r是常数，S是关于W的一元二次函数，二次项系数小于0，函数在边界条件内有极大值。步骤三：求解使得投影截面积S极大值存在的W值和L值；设置边界条件，利用一元二次函数曲线特性，求解使得截面积S取得极大值S_max的W值，代入方程组(1)，并求解此时的L值和S_max值。步骤四：根据其他约束条件修改完善卫星外包络设计。卫星运载条件下，通常还会有运载安全裕度、系统强度、刚度、卫星生产制作工艺、星载载荷包络等其他约束对卫星外包络设计提出要求，也需要在卫星外包络设计时予以满足。