衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)概要PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)概要衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)概要 2021-7-17第 2 頁(yè) 飛行器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法飛行器現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 第1頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 3 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 第2頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 4 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 衛(wèi)星設(shè)計(jì)衛(wèi)星設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)人員應(yīng)用航天動(dòng)力學(xué)、是指設(shè)計(jì)人員應(yīng)用航天動(dòng)力學(xué)、 結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程熱物理、工程控制論、電結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程熱物理、工程控制論、電 子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、推進(jìn)技術(shù)等學(xué)科知子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、推進(jìn)技術(shù)等學(xué)科知 識(shí)通過(guò)分析綜合和創(chuàng)造思維，將設(shè)計(jì)要求識(shí)通

2、過(guò)分析綜合和創(chuàng)造思維，將設(shè)計(jì)要求 轉(zhuǎn)化為一組能完整描述衛(wèi)星的參數(shù)的過(guò)程。轉(zhuǎn)化為一組能完整描述衛(wèi)星的參數(shù)的過(guò)程。 第3頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 5 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì) （Conceptual Design） 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) （Preliminary Design） 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) （Detail Design） 外部設(shè)計(jì)外部設(shè)計(jì) 第4頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 6 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 A階段階段(可行性論證階段可行性論證階段)：完成概念設(shè)計(jì)最佳：完成概念設(shè)計(jì)最佳 方案的選擇、可行性驗(yàn)證

3、、技術(shù)解決方法的定義。方案的選擇、可行性驗(yàn)證、技術(shù)解決方法的定義。 第5頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 7 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 B階段階段(詳細(xì)定義階段詳細(xì)定義階段)：詳細(xì)定義系統(tǒng)和分系：詳細(xì)定義系統(tǒng)和分系 統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，產(chǎn)生分系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，產(chǎn)生分系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行 關(guān)鍵部件的研制。關(guān)鍵部件的研制。 第6頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 8 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 C/D階段階段(初樣產(chǎn)品研制階段初樣產(chǎn)品研制階段)：完成所有的設(shè)：完成所有的設(shè) 計(jì)和分析、準(zhǔn)備制造圖紙和特定項(xiàng)目、完成所有計(jì)和分析、準(zhǔn)備制造圖紙和特

4、定項(xiàng)目、完成所有 的開(kāi)發(fā)和定量測(cè)試以及制造飛行硬件和驗(yàn)收測(cè)試。的開(kāi)發(fā)和定量測(cè)試以及制造飛行硬件和驗(yàn)收測(cè)試。 第7頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 9 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 E階段階段(飛行產(chǎn)品研制階段飛行產(chǎn)品研制階段)：完成系統(tǒng)正樣設(shè)：完成系統(tǒng)正樣設(shè) 計(jì)、飛行產(chǎn)品生產(chǎn)、各類環(huán)境試驗(yàn)、發(fā)射實(shí)施和計(jì)、飛行產(chǎn)品生產(chǎn)、各類環(huán)境試驗(yàn)、發(fā)射實(shí)施和 射前測(cè)試以及在軌測(cè)試及應(yīng)用維護(hù)。射前測(cè)試以及在軌測(cè)試及應(yīng)用維護(hù)。 第8頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 10 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體設(shè)計(jì)：廣義而言，是指以衛(wèi)星系：廣義而言，是指以衛(wèi)星系

5、統(tǒng)為對(duì)象的所有設(shè)計(jì)活動(dòng)與技術(shù)協(xié)調(diào)活動(dòng)。統(tǒng)為對(duì)象的所有設(shè)計(jì)活動(dòng)與技術(shù)協(xié)調(diào)活動(dòng)。 狹義地講，是指在概念研究、可行性論證狹義地講，是指在概念研究、可行性論證 以及方案設(shè)計(jì)階段與衛(wèi)星系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)計(jì)活動(dòng)。以及方案設(shè)計(jì)階段與衛(wèi)星系統(tǒng)有關(guān)的設(shè)計(jì)活動(dòng)。 第9頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 11 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 詳細(xì)設(shè)計(jì) 專注于每一個(gè)細(xì) 節(jié)尺寸與參數(shù) 初步設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì) 表示出截面變化表示出截面變化 概念設(shè)計(jì) 僅僅是一個(gè)平面 ！ “簡(jiǎn)單任務(wù)簡(jiǎn)單任務(wù)” ？ 第10頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 12 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)的基本任務(wù)衛(wèi)

6、星總體方案設(shè)計(jì)的基本任務(wù)：將衛(wèi)星的：將衛(wèi)星的 需求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求，把設(shè)計(jì)要求具需求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)要求，把設(shè)計(jì)要求具 體和明確為設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。選擇和確定實(shí)現(xiàn)整體體和明確為設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。選擇和確定實(shí)現(xiàn)整體 功能輸出和適應(yīng)外部環(huán)境的衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能輸出和適應(yīng)外部環(huán)境的衛(wèi)星內(nèi)部結(jié)構(gòu) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)：獲得所需的：獲得所需的 功能和適應(yīng)外部環(huán)境。功能和適應(yīng)外部環(huán)境。 第11頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 13 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 （決定的費(fèi)用）（決定的費(fèi)用） （消耗的費(fèi)（消耗的費(fèi) 用）用） 第12頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第

7、14 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 第13頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 15 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 第14頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 16 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 高度的綜合性高度的綜合性 綜合考慮設(shè)計(jì)要求的各個(gè)方面，進(jìn)行不同學(xué)科綜合考慮設(shè)計(jì)要求的各個(gè)方面，進(jìn)行不同學(xué)科 專業(yè)間的權(quán)衡與協(xié)調(diào)專業(yè)間的權(quán)衡與協(xié)調(diào) 從孤立專業(yè)的角度從孤立專業(yè)的角度 氣動(dòng)力氣動(dòng)力 把機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)等降低氣把機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)等降低氣 動(dòng)效率的部件統(tǒng)統(tǒng)去掉！動(dòng)效率的部件統(tǒng)統(tǒng)去掉！ 動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置 飛機(jī)？飛機(jī)？ “會(huì)飛的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)飛的發(fā)動(dòng)機(jī)”？ ！

8、重量重量 重量工程師的夢(mèng)想重量工程師的夢(mèng)想 航模飛機(jī)？航模飛機(jī)？ 布魯恩米勒布魯恩米勒 第15頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 17 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 概述概述 第16頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 18 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 衛(wèi)星總體性能參數(shù)的分類與確定衛(wèi)星總體性能參數(shù)的分類與確定 衛(wèi)星質(zhì)量特性參數(shù)衛(wèi)星質(zhì)量特性參數(shù) 有效載荷性能參數(shù)有效載荷性能參數(shù) 衛(wèi)星軌道特性衛(wèi)星軌道特性 第17頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 19 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配

9、衛(wèi)星總體性能參數(shù)的分類與確定衛(wèi)星總體性能參數(shù)的分類與確定 衛(wèi)星電源系統(tǒng)參數(shù)衛(wèi)星電源系統(tǒng)參數(shù) 衛(wèi)星姿軌控精度參數(shù)衛(wèi)星姿軌控精度參數(shù) 著陸速度著陸速度 第18頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 20 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第19頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 21 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第20頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 22 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第21頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 23 頁(yè) 衛(wèi)星

10、總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 衛(wèi)星總體性能指標(biāo)的分配是將定量化表示衛(wèi)星總體性能指標(biāo)的分配是將定量化表示 出的衛(wèi)星功能或性能以及規(guī)定了的與外部環(huán)境出的衛(wèi)星功能或性能以及規(guī)定了的與外部環(huán)境 的關(guān)系，分解或轉(zhuǎn)化到各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。的關(guān)系，分解或轉(zhuǎn)化到各分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。 第22頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 24 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 把衛(wèi)星各把衛(wèi)星各 項(xiàng)主要功能自項(xiàng)主要功能自 上而下按層次上而下按層次 逐級(jí)分解為若逐級(jí)分解為若 干功能成分。干功能成分。 第23頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7

11、-17第 25 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 功能流程功能流程 圖通過(guò)對(duì)功能圖通過(guò)對(duì)功能 逐級(jí)分解得到，逐級(jí)分解得到， 能展示各功能能展示各功能 間的時(shí)間邏輯間的時(shí)間邏輯 順序關(guān)系。順序關(guān)系。 1.0 生產(chǎn) 2.0 總裝和 測(cè)試 3.0 發(fā)射和 部署 4.0 飛行任 務(wù)操作 6.0 應(yīng)急 操作 5.0 培訓(xùn) 7.0 失效報(bào) 廢 或 4.1 搜索森 林火災(zāi) 4.2 發(fā)現(xiàn)森 林火災(zāi) 4.3 跟蹤已發(fā)現(xiàn) 的森林火災(zāi) 4.4 確定對(duì)地 定位數(shù)據(jù) 4.5 應(yīng)急 操作 4.6 確定火 災(zāi)級(jí)別 與 4.4.1 估計(jì)星 歷表 4.4.2 估計(jì)衛(wèi) 星姿態(tài) 4

12、.4.5 估計(jì)慣性 定向矢量 4.4.6 估算地球 橢球半徑 4.4.7 估計(jì)森林火 災(zāi)慣性坐標(biāo) 與 與 4.4.3 估計(jì)敏感器 指向誤差 與 4.4.4 修正敏感器 安裝誤差 4.4.8 換算成當(dāng)?shù)?地理坐標(biāo) 第24頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 26 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第25頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 27 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 設(shè)計(jì)余量的處理：衛(wèi)星的研制過(guò)程中有設(shè)計(jì)余量的處理：衛(wèi)星的研制過(guò)程中有 不可預(yù)見(jiàn)的事情發(fā)生，且隨著研制工作的不可預(yù)見(jiàn)的事情發(fā)生

13、，且隨著研制工作的 推進(jìn)和深入，部分指標(biāo)有上升趨勢(shì)，故指推進(jìn)和深入，部分指標(biāo)有上升趨勢(shì)，故指 標(biāo)分配要留有適當(dāng)余地。標(biāo)分配要留有適當(dāng)余地。 技術(shù)新或復(fù)雜成分多的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)余量技術(shù)新或復(fù)雜成分多的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)余量 要較大要較大; ; 設(shè)計(jì)階段越靠前，設(shè)計(jì)余量要較大設(shè)計(jì)階段越靠前，設(shè)計(jì)余量要較大; ; 設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)豐富，設(shè)計(jì)余量留得適當(dāng)。設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)豐富，設(shè)計(jì)余量留得適當(dāng)。 第26頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 28 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 衛(wèi)星分系統(tǒng)間存在線性的關(guān)系，也存在非衛(wèi)星分系統(tǒng)間存在線性的關(guān)系，也存在非 線性的關(guān)系，設(shè)計(jì)指標(biāo)中

14、有加和性和相干性的線性的關(guān)系，設(shè)計(jì)指標(biāo)中有加和性和相干性的 指標(biāo)，不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)采用不同的分配方法：指標(biāo)，不同的設(shè)計(jì)指標(biāo)采用不同的分配方法： 有些指標(biāo)不存在分配，如衛(wèi)星軌道要素；有些指標(biāo)不存在分配，如衛(wèi)星軌道要素； 有些指標(biāo)可以直接進(jìn)行分配，如衛(wèi)星質(zhì)量有些指標(biāo)可以直接進(jìn)行分配，如衛(wèi)星質(zhì)量; ; 還有一些要經(jīng)過(guò)分析和轉(zhuǎn)換后才能分配，還有一些要經(jīng)過(guò)分析和轉(zhuǎn)換后才能分配， 如衛(wèi)星的準(zhǔn)確度指標(biāo)和可靠性指標(biāo)如衛(wèi)星的準(zhǔn)確度指標(biāo)和可靠性指標(biāo); ; 第27頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 29 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 總體方案的數(shù)學(xué)模型是在確定了衛(wèi)

15、星內(nèi)總體方案的數(shù)學(xué)模型是在確定了衛(wèi)星內(nèi) 部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述衛(wèi)星部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述衛(wèi)星 總體設(shè)計(jì)各變量間的相互作用和因果關(guān)系，總體設(shè)計(jì)各變量間的相互作用和因果關(guān)系， 用于總體設(shè)計(jì)優(yōu)化。用于總體設(shè)計(jì)優(yōu)化。 總體方案的數(shù)學(xué)模型就是把對(duì)衛(wèi)星的設(shè)總體方案的數(shù)學(xué)模型就是把對(duì)衛(wèi)星的設(shè) 計(jì)限制作為約束條件通過(guò)設(shè)計(jì)變量或功能計(jì)限制作為約束條件通過(guò)設(shè)計(jì)變量或功能 ( (性能性能) )變量的一組不等式表示出來(lái)，把最能變量的一組不等式表示出來(lái)，把最能 反映主要設(shè)計(jì)要求的量做為目標(biāo)函數(shù)，形成反映主要設(shè)計(jì)要求的量做為目標(biāo)函數(shù)，形成 可用數(shù)學(xué)手段求解的數(shù)學(xué)模型。可用數(shù)學(xué)手段求解的數(shù)學(xué)模型。

16、第28頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 30 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 設(shè)計(jì)變量：各種尺寸、軌道要素，設(shè)計(jì)變量：各種尺寸、軌道要素， m21 .,xxxX 功能變量：地面分辨率、定位精度，衛(wèi)星功能功能變量：地面分辨率、定位精度，衛(wèi)星功能 是衛(wèi)星內(nèi)部組成和外部環(huán)境相互作用的結(jié)果。是衛(wèi)星內(nèi)部組成和外部環(huán)境相互作用的結(jié)果。 m21 .,),(yyyZXYY 設(shè)計(jì)變量與功能變量之間的關(guān)系設(shè)計(jì)變量與功能變量之間的關(guān)系 rjhj1,2,.,0),(YX 設(shè)計(jì)變量滿足約束關(guān)系，如運(yùn)載能力、壽命設(shè)計(jì)變量滿足約束關(guān)系，如運(yùn)載能力、壽命 si i 1,2

17、,.,0)(Xgsi i 1,2,.,0)(|XgXR 目標(biāo)函數(shù)目標(biāo)函數(shù)1,|)(),.()( 1 pff p RXXXXF 第29頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 31 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 衛(wèi)星功能要求 確定衛(wèi)星組成 選擇變量 設(shè)計(jì)變量 X 功能變量 Y 建立分析方法 0),(YX j h 環(huán)境變量 Z 形成約束條件 0)(Xgi 選擇目標(biāo)函數(shù) p fff,., 21 F 確定評(píng)價(jià)函數(shù) )(FVV 求最優(yōu)解 多學(xué)科優(yōu)化多學(xué)科優(yōu)化MDOMDO (Multidiscipinary (Multidiscipinary Optimiz

18、ation)Optimization) MDOeDesicipliniDesign )( 多學(xué)科優(yōu)化多學(xué)科優(yōu)化結(jié)果形式如下：結(jié)果形式如下： 第30頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 32 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第31頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 33 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 總體性能參數(shù)確定與分配總體性能參數(shù)確定與分配 第32頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 34 頁(yè) 第33頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 35 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 衛(wèi)星在外層空間實(shí)現(xiàn)對(duì)地面服務(wù)的功

19、能，衛(wèi)星在外層空間實(shí)現(xiàn)對(duì)地面服務(wù)的功能， 其前提在于使衛(wèi)星達(dá)到并運(yùn)行于某一適合任其前提在于使衛(wèi)星達(dá)到并運(yùn)行于某一適合任 務(wù)需求的空間軌道。務(wù)需求的空間軌道。 由衛(wèi)星軌道和星座表征的衛(wèi)星在外層空由衛(wèi)星軌道和星座表征的衛(wèi)星在外層空 間的分布情況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，決定了衛(wèi)星在外間的分布情況和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，決定了衛(wèi)星在外 層空間和空間覆蓋的性能。層空間和空間覆蓋的性能。 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)與外部工程環(huán)境、運(yùn)行環(huán)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)與外部工程環(huán)境、運(yùn)行環(huán) 境、返回環(huán)境以及技術(shù)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境的關(guān)系密境、返回環(huán)境以及技術(shù)和經(jīng)濟(jì)環(huán)境的關(guān)系密 切，還直接影響到衛(wèi)星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。切，還直接影響到衛(wèi)星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 第34頁(yè)/共56頁(yè) 2021-

20、7-17第 36 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 第35頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 37 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 軌道軌道J2J2長(zhǎng)期攝動(dòng)長(zhǎng)期攝動(dòng) 22 2 22 2 22 02 0,0,0, 33 cos ,5cos1 24 3 123sin1 4 ee e dadedi dtdtdt RRdd JniJ ni dtpdtp RdM nnJie dtp 第36頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 38 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 軌道軌道J2J2長(zhǎng)期攝動(dòng)長(zhǎng)期攝動(dòng) 第37頁(yè)/共56

21、頁(yè) 2021-7-17第 39 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 太陽(yáng)同步軌道太陽(yáng)同步軌道 第38頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 40 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 太陽(yáng)同步軌道太陽(yáng)同步軌道 第39頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 41 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 回歸軌道回歸軌道 第40頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 42 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) H=700 Km Period 98 mini = 98.8 第41頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-1

22、7第 43 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道方案設(shè)計(jì)遵循的基本原則衛(wèi)星軌道方案設(shè)計(jì)遵循的基本原則：滿：滿 足衛(wèi)星執(zhí)行的航天任務(wù)的需求，適應(yīng)衛(wèi)星的足衛(wèi)星執(zhí)行的航天任務(wù)的需求，適應(yīng)衛(wèi)星的 外部環(huán)境，可為衛(wèi)星及其各分系統(tǒng)的功能實(shí)外部環(huán)境，可為衛(wèi)星及其各分系統(tǒng)的功能實(shí) 現(xiàn)創(chuàng)造良好的條件?，F(xiàn)創(chuàng)造良好的條件。 第42頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 44 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)：滿足任務(wù)需求：滿足任務(wù)需求 對(duì)地觀測(cè)任務(wù)對(duì)地觀測(cè)任務(wù)：高的地面分辨率，近地近圓：高的地面分辨率，近地近圓

23、軌道，可見(jiàn)光成像，軌道，可見(jiàn)光成像，800Km左右太陽(yáng)同步軌左右太陽(yáng)同步軌 道道 空間科學(xué)探測(cè)空間科學(xué)探測(cè)：探測(cè)較深遠(yuǎn)的空間，一般采：探測(cè)較深遠(yuǎn)的空間，一般采 用大偏心率橢圓軌道用大偏心率橢圓軌道 通信衛(wèi)星任務(wù)通信衛(wèi)星任務(wù)：保證覆蓋大范圍，一般采用：保證覆蓋大范圍，一般采用 高軌道；為了保證連續(xù)通信，需要星座。高軌道；為了保證連續(xù)通信，需要星座。 第43頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 45 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)：滿足任務(wù)需求：滿足任務(wù)需求 導(dǎo)航衛(wèi)星任務(wù)導(dǎo)航衛(wèi)星任務(wù)：減少大氣阻力攝動(dòng)，保持多：減少大氣阻力攝動(dòng)

24、，保持多 普勒頻移和降低傳遞誤差，選擇中高圓軌道普勒頻移和降低傳遞誤差，選擇中高圓軌道 電子偵察任務(wù)電子偵察任務(wù)：兼顧定位精度和軌道壽命，：兼顧定位精度和軌道壽命， 選擇選擇400-500Km近圓或圓軌道近圓或圓軌道 返回式衛(wèi)星任務(wù)返回式衛(wèi)星任務(wù)：近地圓軌道，返回時(shí)刻衛(wèi)：近地圓軌道，返回時(shí)刻衛(wèi) 星的瞬時(shí)軌道面內(nèi)包含預(yù)定的著陸場(chǎng)。星的瞬時(shí)軌道面內(nèi)包含預(yù)定的著陸場(chǎng)。 第44頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 46 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)：滿足任務(wù)需求：滿足任務(wù)需求 第45頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 47 頁(yè)

25、衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 外部環(huán)境對(duì)軌道設(shè)計(jì)的制約關(guān)系外部環(huán)境對(duì)軌道設(shè)計(jì)的制約關(guān)系 與運(yùn)載器和發(fā)射場(chǎng)的關(guān)系與運(yùn)載器和發(fā)射場(chǎng)的關(guān)系：運(yùn)載性能、費(fèi)用：運(yùn)載性能、費(fèi)用 影響衛(wèi)星的入軌方式和星上分系統(tǒng)設(shè)置；發(fā)影響衛(wèi)星的入軌方式和星上分系統(tǒng)設(shè)置；發(fā) 射場(chǎng)的地理位置、允許射向影響軌道和衛(wèi)星射場(chǎng)的地理位置、允許射向影響軌道和衛(wèi)星 方案；方案； 與測(cè)控網(wǎng)的關(guān)系與測(cè)控網(wǎng)的關(guān)系：軌道設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮地面：軌道設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮地面 測(cè)控系統(tǒng)的布局和性能測(cè)控系統(tǒng)的布局和性能 與應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)系與應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)系：衛(wèi)星成果需傳輸或送回：衛(wèi)星成果需傳輸或送回 地面，保證成果有效地為地面利用。地面，保證成果有效地為地面利用。 第46頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-17第 48 頁(yè) 衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì)衛(wèi)星總體方案設(shè)計(jì) 衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道設(shè)計(jì) 外部環(huán)境對(duì)軌道設(shè)計(jì)的制約關(guān)系外部環(huán)境對(duì)軌道設(shè)計(jì)的制約關(guān)系 與外層空間環(huán)境的關(guān)系與外層空間環(huán)境的關(guān)系：稀薄大氣對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)：稀薄大氣對(duì)衛(wèi)星產(chǎn) 生阻力影響軌道壽命；內(nèi)、外輻射帶對(duì)衛(wèi)星生阻力影響軌道壽命；內(nèi)、外輻射帶對(duì)衛(wèi)星 造成不良影響；造成不良影響； 與外部技術(shù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的關(guān)系與外部技術(shù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)境的關(guān)系：衛(wèi)星成果需：衛(wèi)星成果需 傳輸或送回地面，保證成果有效地為地面利傳輸或送回地面，保證成果有效地為地面利 用。用。 第47頁(yè)/共56頁(yè) 2021-7-