中国空间科学技术

中国空间科学技术 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (6): 67-73.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.06.009

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低轨航天器磁推进及其能力估算

 肖歆昕, 李文皓, 张珩, 刘开磊   

  1. （中国科学院力学研究所，北京100190）
  • 收稿日期:2013-07-03 修回日期:2013-09-16 出版日期:2013-12-25 发布日期:2013-12-25
  • 作者简介:肖歆昕 1982年生，2011年获中国科学院力学研究所博士学位，现为中国科学院力学研究所助理研究员。主要研究方向为飞行器动力学，航天器再入、制导与控制。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（11002143）资助项目

LEOSpacecraftMagnetismPropulsionandItsCapabilityEstimation

 XIAO  Xin-Xin, LI  Wen-Hao, ZHANG  Heng, LIU  Kai-Lei   

  1. (InstituteofMechanics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190)
  • Received:2013-07-03 Revised:2013-09-16 Published:2013-12-25 Online:2013-12-25

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被引次数

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摘要： 针对地球空间磁场分布特点，提出可用于实现低轨航天器轨道维持、轨道变更的无质消耗推进技术。从基本的磁学理论出发，建立了带磁航天器在地球空间磁场中的飞行磁推力模型，阐述了通过航天器磁性获取无工质消耗连续推力的磁推进概念和原理，阐明了作用机理，提出了磁力矩解耦的磁力线追踪推力策略，给出了磁推进的能力包络和轨道高度保持与提升的典型估算结果。分析表明，当飞行体磁矩达到106Am2量级以上时，可以有效用于600~1000km范围内轨道高度保持或提升。此外，文章还简要分析了实现高磁矩的技术可行性。

关键词: 磁推进, 无工质消耗推进, 轨道高度保持, 轨道高度提升, 空间推进, 航天器

Abstract: Accordingtothecharacteristicsofthemagneticfielddistributionintheearthspace,thepropulsiontechnologywithoutpropellantconsumptionwasproposedtomaintainorchangetheLEOspacecraftaltitude.Themagneticthrustdynamicswasmodeledbasedonthefundamentalmagnetics,themagnetismpropulsionprinciplewithcontinuousthrustbutnopropellantconsumptionwasclarified,andthetrackingcontrolstrategyofgeomagneticlineofforcefordecouplingthemagneticmomentwasproposed.Theflightenvelopeofmagnetismpropulsionandtypicalcalculationsfortheorbitaltitudemaintenanceorchangeswascarriedout.Theresultsshowthatthemagneticmomentofthespacecraftcanbeusedtomaintainorchangethespacecraftaltitudefrom600kmto1000kminlowearthorbit(LEO)whenitisupto106Am2.Furthermore,thetechnicalfeasibilityofobtaininghighmagneticmomentisbrieflyanalyzed.

Key words: Magnetismpropulsion, Nopropellantconsumptionpropulsion, Orbitalaltitudemaintenance, Orbitalaltitudeincrease, Spacepropulsion, Spacecraft