杨雅君，廖　瑛，文援兰

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙　410073)



在轨加注过程中组合体航天器动力学建模与分析*

杨雅君，廖瑛，文援兰

(国防科技大学 航天科学与工程学院， 湖南 长沙410073)

摘要：针对在轨加注过程中质量分布随时间变化的组合体航天器，研究动力学建模问题并对其动态特性进行分析。将航天器系统分为刚性组合体平台和贮箱内燃料两部分，贮箱内的燃料视为质量、外形和位置连续变化的质量块，将航天器系统抽象为一组有固定边界的变质量质点系；在推导出变质量质点系一般力学方程的基础上，通过对航天器结构进行一定限制消除方程中的反冲力和失调力矩，以组合体平台主轴作为参考坐标系，建立在轨加注过程中组合体动力学模型；该模型除了参数时变的特点外，与普通刚体动力学相比还含有阻尼项；基于李雅普诺夫稳定判据，对该时变动力学系统的动态特性进行分析。仿真计算展现了不同结构参数对姿态运动轨迹的影响，也证明了理论分析的正确性。

关键词：在轨加注；时变参数；变质量系统；航天器动力学；稳定性分析

在轨加注技术是空间在轨服务的重要组成部分，通过对在轨运行的航天器进行推进剂加注补给，不仅可以延长使用寿命、提高轨道机动能力，还为增加有效载荷比重和降低发射成本提供了可能，具有良好的经济效益和广泛的应用前景，因此备受各航天大国的重视。……