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空间太阳能电站重力姿态-轨道-结构耦合特性被引量：6: 2017年; 基于结构小变形假设,将太阳帆塔式空间太阳能电站(SSPS)简化为两端自由的Euler-Bernoulli梁模型,并建立在重力作用下,假设只考虑轨道平面内电站的姿态和轨道运动与结构振动的耦合动力学方程。其受到的重力、重力梯度力矩和广义重力将以其结构尺寸与运行轨道半径的比值为变量进行泰勒展开,并保留至四阶项。通过对其动力学方程的分析发现,当假设只考虑轨道平面内的姿态运动和轨道平面内结构的横向振动时,结构振动对姿态和轨道运动的影响只存在于三阶及其以上的重力和重力梯度力矩中。此外,在重力激励下当电站的结构角频率小于某一特定值时,其结构振动将会出现屈曲不稳定的现象。保证电站结构振动稳定的条件也将在文中给出。为了分析重力激励对结构振动的影响,提出了"等效角频率"的概念。数值仿真表明,当电站结构角频率较低时,重力激励将对电站的振动产生很大影响。而且重力引起的姿态-轨道-结构的耦合作用也将对空间太阳能电站的轨道运动产生较大影响,轨道半径误差能达千米量级。; 刘玉亮邬树楠刘家夫吴志刚; 关键词：空间太阳能电站重力梯度

空间太阳能电站地球同步拉普拉斯轨道动力学特性被引量：6: 2016年; 现有关于空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS)轨道动力学的研究中,均将其放置于地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO),然而这并非最优的工作轨道。文章提出了一种优于GEO的地球同步拉普拉斯(Geosynchronous Laplace Plane,GLP)轨道。首先,建立了轨道运动模型及影响轨道运动的摄动模型,包括地球非球形引力摄动、日月引力摄动、太阳光压力摄动及微波反冲力摄动;然后,提出了评估空间太阳能电站轨道的3个指标:接收功率、轨道适用性和安全性,并据此分析了GLP轨道相对于GEO的优势。最后,给出了数值仿真算例。结果表明:在发电功率大致相同且满足供电需求的情况下,工作在GLP上的SSPS每年大约能节省用于轨道保持的燃料36 453.4kg。; 刘玉亮邬树楠吴志刚侯欣宾刘宇飞; 关键词：空间太阳能电站轨道动力学地球静止轨道接收功率

考虑动力刚化的挠性航天器的动力学建模与分析被引量：4: 2017年; 本文以含有挠性太阳能帆板的卫星为研究对象,建立了考虑动力刚化效应的刚柔耦合动力学模型,并与传统的线性模型进行了对比。首先,通过Hamilton变分原理建立了考虑动力刚化效应的挠性卫星的姿态运动和结构振动的偏微分方程;之后,通过假设模态法对偏微分方程进行离散,得到离散化后的线性模型和动力刚化模型;最后,给出了某些特定外界激励下两种模型动力学响应的数值仿真结果。仿真结果表明,动力刚化效应将对卫星的柔性结构振动产生较大影响;在一定的外界激励下,采用线型模型的计算结果与动力刚化模型的计算结果之间存在较大偏差。; 方柳刘玉亮赵桂平; 关键词：刚柔耦合动力刚化

高阶重力和力矩对空间太阳能电站运动的影响被引量：4: 2016年; 相比于传统卫星,空间太阳能电站具有超大的尺寸,高阶重力和重力梯度对其轨道和姿态运动的影响将不能再忽略.文中以地球同步拉普拉斯轨道上的太阳塔式空间太阳能电站为例,研究了在考虑地球扁率的引力场中,高阶重力和力矩对空间太阳能电站姿轨运动的影响.首先将空间太阳能电站的重力势函数进行泰勒展开,并保留至四阶项;然后求出电站所受到的重力和重力梯度力矩,并给出其轨道和姿态运动方程;最后通过数值仿真来分析不同阶次的力和力矩对轨道运动的影响.结果表明:高阶力对卫星轨道的影响较大,可达到百米量级;高阶力矩对卫星姿态运动影响则较小,可忽略不计.; 吴志刚刘玉亮张开明邬树楠; 关键词：地球扁率

重力姿轨耦合效应引起的太阳能电站轨道共振被引量：2: 2018年; 以任意相控阵天线式空间太阳能电站为研究对象,主要研究了其在轨运行过程中受到的重力姿轨耦合效应对其轨道运动的影响。首先,通过Hamilton原理建立起考虑重力姿轨耦合效应时的姿态运动和轨道运动的方程。其中,任意相控阵天线式空间太阳能电站被简化成刚体,它的重力势能以其结构尺寸和其轨道半径的比值为小量进行泰勒展开,并保留至二阶项。之后,采用解析的方法对方程进行分析,并发现当电站的姿态运动满足一定条件时,其轨道运动将会出现共振现象。此外,重力姿轨耦合效应还会引起空间太阳能电站轨道运动长期的漂移,通过选择合适的轨道运动初始条件可以消除漂移;而且,在一定条件下,重力姿轨耦合效应还会引起轨道运动的发散。最后,数值仿真结果验证了分析的正确性。; 刘玉亮邬树楠张开明吴志刚; 关键词：空间太阳能电站大型空间结构

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刘玉亮