“一箭多星”發(fā)射低地球軌道衛(wèi)星的構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計方法

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1、V01．25No．3航天器工程第25卷第3期!!量呈壘星蘭篁呈壘!三蘭些魚!些星星塞!墮魚!!!!篁!旦‘‘一箭多星"發(fā)射低地球軌道衛(wèi)星的構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計方法姚延風裴勝偉李東澤劉敏李修峰(中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部，北京100094)摘要針對“一箭多星”發(fā)射的低地球軌道(LEO)衛(wèi)星，提出一種考慮多星一單星耦合作用的衛(wèi)星構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計方法，從單星系統(tǒng)配置和運載火箭對構(gòu)型的約束分析、“一箭多星”發(fā)射構(gòu)型設(shè)計、單星和多星分配器構(gòu)型設(shè)計3個層次逐級開展衛(wèi)星構(gòu)型設(shè)計。通過設(shè)計實例驗證了衛(wèi)星構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計方法的有效性，此方法能夠在滿足構(gòu)型約束條件的同時，實現(xiàn)運載火箭潛力的最大化利

2、用及單星發(fā)射成本的最低。關(guān)鍵詞低地球軌道衛(wèi)星；“一箭多星”發(fā)射；衛(wèi)星構(gòu)型；多星一單星耦合；優(yōu)化設(shè)計中圖分類號：V414文獻標志碼：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．03．005ConfigurationOptimizationDesignMethodofLE0SatelliteofMulti—satelliteLaunchYAOYanfengPEIShengweiLIDongzeLIUMinLIXiufeng(InstituteofTelecommunicationSatellite，ChinaAcademyofSpaceTechn

3、ology，Beijing100094，China)Abstract：BasedonLE0satelliteofmulti—satellite1aunch，asatelliteconfigurationoptimizationdesignmethodisproposedconsideringtheinfluenceofmulti—satelliteandsinglesatellitecoupling．Themethodconductsconfigurationdesignbytakingthreestagesstepbystep，inclu—dinganalysiso

4、fconfigurationconstraintsofsinglesatellitesystemandlaunchvehicle，multi—satel—liteconfigurationdesign，singlesatelliteandmulti—satellitedistributorconfigurationdesign．Finally，thefeasibilityofthesatelliteconfigurationoptimizationdesignmethodisverifiedwithanengineeringexample．Themethodcanme

5、ettheconfigurationconstraintscompletely．Meanwhile，itcanfullyuselaunchvehiclecapacityandhighlyreducesinglesatellitelaunchcost．Keywords：LEOsatellite；multi—satellitelaunch；satelliteconfiguration；multi—satelliteandsinglesatellitecoupling；optimizationdesign1引言低地球軌道(LEO)衛(wèi)星通常組成星座系統(tǒng)以提高時間分辨率，保證覆

6、蓋范圍。為節(jié)約發(fā)射成本，LEO衛(wèi)星往往采用“一箭多星”方式發(fā)射，如“全球星”(GlobalStar)采用聯(lián)盟一2火箭“一箭六星”發(fā)射；“銥星二代”(Iridium—Next)計劃采用獵鷹一9火箭收稿日期：2016—03—24；修回日期：2016—04—27基金項目：國家重大科技專項工程作者簡介：姚延風，男，工程師，從事衛(wèi)星總體設(shè)計工作。Email：yaoyanfen921@163．com。第3期姚延風等：“一箭多星”發(fā)射低地球軌道衛(wèi)星的構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計方法33“一箭十星”發(fā)射Ⅱ]。構(gòu)型設(shè)計是衛(wèi)星總體設(shè)計的一項重要工作[23，多星發(fā)射涉及到多星在運載火箭中的布局、星箭接口、

7、入軌方式等問題，這些將對單星構(gòu)型產(chǎn)生約束；同時，單星構(gòu)型也對多星組合體的剛度性能具有重要影響。上述兩方面共同增加了衛(wèi)星構(gòu)型研究的難度?？紤]到衛(wèi)星構(gòu)型在約束條件下的可設(shè)計性，將多星和單星構(gòu)型協(xié)同設(shè)計，充分利用運載火箭潛力，對滿足設(shè)計任務要求、提升衛(wèi)星構(gòu)型設(shè)計水平具有重要意義。近年來，“一箭多星”發(fā)射的衛(wèi)星構(gòu)型研究逐步受到國內(nèi)的關(guān)注。文獻[3]中通過對國外多星發(fā)射的衛(wèi)星進行調(diào)研，分析總結(jié)出適用于多星發(fā)射的衛(wèi)星外形和星箭連接特點。文獻[4]中介紹了基于長征四號乙和四號丙運載火箭典型的“一箭多星”發(fā)射和搭載發(fā)射構(gòu)型方案，側(cè)重論述多星在整流罩中的布局形式和連接