袁 斌，刘 莉，李怀建，龙 腾，史人赫

(北京理工大学宇航学院，北京 100081)

0 引 言

相比于传统化学推进卫星，全电推进卫星采用高比冲的电推进系统完成地球同步轨道转移、地球静止轨道(GEO)位置保持以及寿命末期离轨等任务，能够大幅缩减推进剂携带量，从而实现“一箭双星”发射，对于降低卫星研制成本、提高卫星有效载荷比等方面具有重要意义[1]。目前波音、洛马等众多公司均开展了全电推进卫星的研制[2-3]，在未来的卫星市场中，全电推进卫星将扮演重要角色。

由于电推进系统推力较小(几十至几百毫牛)，全电推进卫星地球同步轨道转移时间较传统化学推进卫星大幅延长(一般需3至6个月)，较长的变轨周期还导致卫星长期运行在辐射带中，造成太阳翼性能退化与输出功率降低，对卫星抗辐射能力与供配电系统等方面的设计提出了新的技术挑战。由于全电推进卫星系统设计是一个多学科耦合的复杂工程问题，有必要采用多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization, MDO)方法[4]进行设计优化以提高卫星整体性能、降低研制成本。众多学者已经将MDO方法初步应用于卫星设计[5-9]，并取得了部分研究成果。

然而，在航天器系统实际设计中需要调用高精度仿真分析模型(如有限元模型等)以提高设计可信度，导致了优化成本急剧增加。此外，航天器MDO问题往往需要通过多学科分析(Multi-disciplinary analysis, MDA)过程进行迭代求解，从而进一步加剧计算复杂性[10]。为了缓解航天器MDO所面临的计算复杂性问题，基于代理模型的优化方法(Surrogate-based analysis and optimization, SBAO)近年来得到了国内外学者的普遍关注。……