操縦中のスラスタ力の計算方法

私は、GEO立方形状の衛星を操縦している16人の化学スラスタと姿勢制御操作のための3つのリアクションホイールを備えた衛星運営会社で働いています。我々はベンダー提供の飛行力学ソフトウェアを持っています。フライトダイナミクスソフトウェアは、ステーション保持のために各スラスタに必要なデルタVと力/パルスをどのように計算するのですか?ホイールアンロードの状況をどのように計算しますか?

ベストアンサー

フライトダイナミクスソフトウェアは、ステーション保持のために各スラスタに必要なデルタVと力/パルスをどのように計算しますか?

局保守のためにd-Vを計算するには、軌道要素の公称値からの偏差を知る必要があります。 GEO衛星の場合、傾斜の摂動である

2つの主な摂動
がある地球と月で約0.85度/年、地球の極対称性の楕円率に起因する偏心摂動が原因です。

円軌道の場合、傾きの変更に必要なdVは、次の方程式によって与えられます。 :

$ Delta v_i = 2v * sin( frac { Delta i} {2})$

ここで$ v $は軌道速度、$ Delta i
$は傾きの変化です。速度は降下ノードで法線方向に、または上昇ノードで反法線方向に与えなければならない。静止軌道における速度は約3.07km/sであり、これは約46m/sのd-Vを与える。これは、毎年1回の火傷(例えば、
GOES
)、または年間のいくつかの小さな火傷。特定の相対的な角運動量ベクトルを使用して、ノード行の位置を計算することができます。

偏心についての調整は、軌道極値を円形に戻したり下げたりする単純なホーマン形式の操縦を仮定することによって近似することができる。
GEOでこれを補正するには、年間2m/sの小さなものが必要です。それは、より複雑な火傷が典型的に使用されると言われている。接線方向、放射状、および直角方向のdVコンポーネントの詳細については、このPDF をご覧ください。

ホイールアンロードの状況はどのように計算されますか?

反作用ホイールを脱飽和させるには、スラスタが、ホイールがスピンダウンしているときにs/cが回転しないようにトルクを与える必要があります。反応ホイールによってs/cに与えられるトルクは、以下のように定義される。

$ T = I_w * alpha_w $

ここで、$ I_w $はホイールの慣性モーメント、$ alpha_w
$は車輪が減速する速度です。スラスタは脱飽和の間中このトルクを維持しなければならない。悪名高い火星気象探査機に見られるように、非対称のスラスタバンクでは、これらの操作を実行することによってdVが与えられ、衛星軌道が変更される。問題のs/cがスラスターを反対方向に向けると仮定すると、これは回避することができる。スラスタによって与えられるトルクは、

$ T = F_ {thr} * d $

ここで、$ F_ {thr} $はスラスタによって与えられる力であり、$ d
$は車輪回転軸に平行でs/cと交差する軸からのスラスタの直交距離、すなわち「モーメントアーム」である重心前に触れたように、このトルクは、単一のスラスタまたは複数のスラスタによって提供される小さなトルクの合計によって提供され得るが、両方の場合において、トータルトルクは、ホイールによって加えられるトルクと等しくなければならない。

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