第六章质点动力学 航天器轨道动力学 §6-6航天器轨道动力学与控制 1.航天器分类 科学卫星 人造卫星 应用卫星 技术试验卫星 无人航天器{空间平台 月球探测器 空间探测器 航天器 行星探测器 空间站 载人航天器载人飞船「卫星式载人飞船 航天飞机(登月载人飞船 轨道间飞行器
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 §6-6 航天器轨道动力学与控制 1. 航天器分类 技术试验卫星 航天器 无人航天器 载人航天器 人造卫星 空间平台 空间探测器 月球探测器 行星探测器 科学卫星 应用卫星 载人飞船 空间站 航天飞机 卫星式载人飞船 登月载人飞船 轨道间飞行器
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 第一颗人造地球卫星 联盟号宇宙飞船 月球9号探月器 和平号空间站
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 第一颗人造地球卫星 联盟号宇宙飞船 月球 9 号探月器 和平号空间站
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 开普勒轨道:点卫星在点中心引力场中的轨迹。 我们介绍过质点在中心力场中的运动特点: )轨道是平面曲线,且轨道面在惯性空间中静止 ●2)轨道是椭圆,形状和大小可以由偏心率和半长 ●轴确定,它在平面内的方位由近地点确定 3)卫星在轨道上的位置可由其到近地点的角确定 4)总机械能守恒,故卫星的速度只与其位置有关
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 开普勒轨道：点卫星在点中心引力场中的轨迹。 我们介绍过质点在中心力场中的运动特点： 1) 轨道是平面曲线，且轨道面在惯性空间中静止。 2) 轨道是椭圆，形状和大小可以由偏心率和半长 轴确定，它在平面内的方位由近地点确定。 3) 卫星在轨道上的位置可由其到近地点的角确定。 4) 总机械能守恒，故卫星的速度只与其位置有关
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 椭圆轨道周期T=2元,4 卫星速度v=14(2-) 例如“清华一号”卫星轨道是650km,圆形太 阳同步轨道,轨道倾角约为97度,运行周期是 98分钟,速度为7.5km/s
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 椭圆轨道周期 = 3 2 a T 卫星速度 ) 2 1 ( r a v = − 例如“清华一号”卫星轨道是650km，圆形太 阳同步轨道，轨道倾角约为97度，运行周期是 98分钟，速度为7.5km/s
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 ●轨道根数 天极 i—轨道倾角 升交点赤经 0—近地点幅角 赤道 轨道平面 航天器 近地点 e一轨道偏心率 a—轨道半长轴 春分点升交点 V一真近点角 天体球 τ一过近地点时间
天体球 —— 天极 赤道 轨道平面 春分点 升交点 i ———近地点 — 升交点赤经 — 近地点幅角 ——航天器 — 真近点角 i — 轨道倾角 e — 轨道偏心率 a — 轨道半长轴 — 过近地点时间 轨道根数 第六章 质点动力学 航天器轨道动力学
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 开普勒轨道假设地球当作质点或球形刚体,航 天器轨道是相对地心惯性系不变的椭圆,前5个 轨道根数(a,e,i,g2,O)都是常数 轨道摄动:常数变异法的应用。由于地球非球形 高层大气、太阳光压、日月引力等因素引起的力 都远小于理想化的中心万有引力,因此可以将他 们看作是微弱的扰动力(也称摄动力)。他们的 作用是引起轨道根数的缓慢变化。瞬时扰动是作 用时间极短的碰撞力,经常扰动是连续作用的
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 轨道摄动：常数变异法的应用。由于地球非球形、 高层大气、太阳光压、日月引力等因素引起的力 都远小于理想化的中心万有引力，因此可以将他 们看作是微弱的扰动力（也称摄动力）。他们的 作用是引起轨道根数的缓慢变化。瞬时扰动是作 用时间极短的碰撞力，经常扰动是连续作用的。 开普勒轨道假设地球当作质点或球形刚体，航 天器轨道是相对地心惯性系不变的椭圆，前5个 轨道根数( a, e, i, , )都是常数
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 地球非球形摄动: 对顺行轨道,升交G 点西退;对逆行轨 道,升交点东进 倾角小于63度,近 地点幅角增大,否 则近地点幅角减小 大气摄动:使半长 轴和偏心率减小
地球非球形摄动： 对顺行轨道，升交 点西退；对逆行轨 道，升交点东进。 倾角小于63度，近 地点幅角增大，否 则近地点幅角减小。 大气摄动：使半长 轴和偏心率减小。 第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 Go Mo O
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 2轨道分类 1)地球轨道 2)星际探测轨道 地球轨道登月轨道
第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 1）地球轨道 2）星际探测轨道 2. 轨道分类 地 球 轨 道 登 月 轨 道
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 环绕地球运行的轨道分类: 1)按高度(与地面距离): 低轨道:100km-1000km 中轨道:1000km-10000km 地球同步轨道:36000m 2)按航天器沿轨道运行方向 顺行、逆行 3)按用途 停泊轨道、转移轨道、返回(再入)轨道
1）按高度（与地面距离）： 低轨道：100km—1000km 中轨道：1000km—10000km 地球同步轨道：36000km 2）按航天器沿轨道运行方向 顺行、逆行 3）按用途 停泊轨道、转移轨道、返回（再入）轨道 第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 环绕地球运行的轨道分类：
第六章质点动力学 航天器轨道动力学 几种特殊的环绕地球运行的轨道 1)极地轨道:倾角为90度,因地球自转,可 覆盖全球。 2)太阳同步轨道:轨道面绕地球自转轴进动 角速度等于地球公转平均角速度。一定是逆行 轨道。航天器每天从南到北(或从北到南)过 同一纬度的当地时间相同,因此地面光照条件 相同,有利于可见光观测
几种特殊的环绕地球运行的轨道 第六章 质点动力学 航天器轨道动力学 1）极地轨道：倾角为90度，因地球自转，可 覆盖全球。 2）太阳同步轨道：轨道面绕地球自转轴进动 角速度等于地球公转平均角速度。一定是逆行 轨道。航天器每天从南到北（或从北到南）过 同一纬度的当地时间相同，因此地面光照条件 相同，有利于可见光观测