一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法技术

一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，包括：步骤1，分析载荷对日观测的视场要求，根据载荷工作模式确定载荷的视场包络；步骤2，分析太阳翼在轨状态的布置要求，根据太阳光照角变化情况确定太阳翼与卫星本体之间的相对位置关系；步骤3，分析运载火箭对卫星外形尺寸的限制要求，结合卫星本体的外形状态确定载荷和太阳翼发射状态的可选布置形式；步骤4，根据上述三个步骤确定的约束条件，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼，明确载荷和太阳翼在卫星本体上的布局位置，形成满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型。本发明专利技术突破太阳翼仅用于给卫星供电的功能局限性，使太阳翼兼顾允许太阳光穿过其本身以便载荷对日观测的功能。

A Design Method of Satellite Solar Wing Configuration for Satellite Solar Observing Load

A design method of solar wing configuration for satellite to meet the requirement of daily observation of load includes: step 1, analysis of the field of view requirements of load to daily observation, determination of the field of view envelope of load according to the working mode of load; step 2, analysis of the layout requirements of solar wing in orbit, determination of the relative position relationship between solar wing and satellite body according to the variation of solar illumination angle; The restriction requirements of launch vehicle on satellite shape and size are analyzed, and the optional layout of load and solar wing launch state is determined according to the outer shape of satellite body. Step 4, according to the restriction conditions determined by the above three steps, the observation field of view of load to the sun is embedded in the solar wing, and the layout position of load and solar wing on the satellite body is defined to meet the requirements of load to the observation of the sun. The solar wing configuration of the satellite. The invention breaks through the limitation that the solar wing is only used to supply power to satellites, and enables the solar wing to take into account the function of allowing sunlight to pass through itself so as to load the observation of the sun.

【技术实现步骤摘要】
一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法
本专利技术涉及卫星总体设计
，具体涉及一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法。
技术介绍
随着卫星技术的发展，用户对卫星进行太阳活动监测的需求越来越迫切，故卫星在装载对地观测载荷的基础上还需装载对日观测载荷。传统卫星构型设计时，通常首先根据轨道光照的特点确定太阳翼的布置形式，然后进行载荷的布局设计，太阳翼和载荷未能统筹进行构型设计，往往带来卫星布局不够紧凑、纵向质心高、重量重等问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，根据对日观测载荷和太阳翼均需接受太阳光照的特点，在卫星构型设计时统筹考虑载荷和太阳翼的布置形式。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，包括如下步骤：步骤1，分析载荷对日观测的视场要求，根据载荷工作模式确定载荷的视场包络；步骤2，分析太阳翼在轨状态的布置要求，根据太阳光照角变化情况确定太阳翼与卫星本体之间的相对位置关系；步骤3，分析运载火箭对卫星外形尺寸的限制要求，结合卫星本体的外形状态确定载荷和太阳翼发射状态的可选布置形式；步骤4，根据上述三个步骤确定的约束条件，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼，明确载荷和太阳翼在卫星本体上的布局位置，从而形成满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型。优选地，所述载荷是装载在卫星上的遥感相机，用于监测太阳能量的变化情况。优选地，所述步骤1的载荷视场包络是由载荷某位置的视场通过阵列遍历其运动范围的方法得到。优选地，所述步骤2的确定太阳翼与卫星本体之间相对位置关系的具体方法是：根据太阳光照角的变化范围，计算太阳翼在轨状态电池片与卫星本体之间的夹角最佳值，结合太阳翼设计的工程可行性和整星能源需求，最终确定太阳翼在轨状态电池片法线与卫星本体之间的夹角。优选地，所述步骤3的确定载荷的可选布置形式的具体方法是：根据运载火箭对卫星最大包络尺寸要求，结合卫星本体外形特点和对日观测载荷需对太阳跟踪测量的在轨工作需求，给出所有对日观测载荷布置位置方案，然后逐个分析每种方案的工程可行性，最终确定对日观测载荷的可选布置位置。优选地，所述步骤3的确定太阳翼发射状态的可选布置形式的具体方法是：根据运载火箭对卫星最大包络尺寸要求，结合卫星本体外形特点和太阳翼电池片尽可能垂直受太阳光照射的在轨工作需求，给出所有太阳翼布置位置方案，然后逐个分析每种方案的工程可行性，最终确定太阳翼的可选布置位置。优选地，所述步骤4中，依次考虑太阳翼和对日观测载荷布置位置的各种排列组合方式，按照尽可能降低整星纵向质心高度和尽可能利用卫星可用的包络空间的原则，统筹考虑太阳翼和载荷的对日指向要求，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼，明确载荷和太阳翼在卫星本体上的布局位置。优选地，所述卫星仅配置一个太阳翼。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、突破太阳翼仅用于给卫星供电的功能局限性，使太阳翼兼顾允许太阳光穿过其本身以便载荷对日观测的功能；2、在满足载荷对日观测需求的前提下，充分利用了运载限定的包络空间，有效降低了整星纵向质心高度；3、本专利技术方法简单、有效，具有广泛的应用推广价值。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为对日观测载荷视场包络示意图；图2为对日观测载荷某位置的视场示意图；图3为运载火箭对卫星外形尺寸约束示意图；图4为对日观测载荷视场包络和太阳翼相对位置示意图；图5为卫星发射状态构型示意图；图6为卫星飞行状态构型示意图。图中：1为对日观测载荷，2为对日观测载荷的视场，3为太阳翼，4为卫星本体。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。以下实施例中所涉及的卫星布局坐标系(O-XYZ)定义为：坐标原点O：星箭连接环下端框、星箭分离面的理论中心；OX轴：垂直于星箭分离面，沿坐标原点指向卫星本体方向；OZ轴：星箭分离面内，垂直指向卫星本体对地面；OY轴：与OZ轴、OX轴成右手直角坐标系。本专利技术提供的一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，包括如下步骤：步骤1，分析载荷对日观测的视场要求。例如，某卫星运行于晨昏轨道，太阳光照角在59°～89°范围内变化，星上对日观测载荷在轨需通过二维转台进行对日跟踪观测，故根据载荷工作模式确定的载荷视场包络如图1所示，它是由如图2所示的载荷某位置的视场通过阵列遍历其运动范围的方法得到；步骤2，分析太阳翼在轨状态的布置要求。根据太阳光照角在59°～89°范围内的特点，太阳翼在轨状态电池片法线与卫星本体-Y轴之间的夹角最佳值为1°～31°，结合太阳翼设计的工程可行性和整星能源需求，最终确定太阳翼在轨状态电池片法线与卫星本体-Y轴之间的夹角为0°，即太阳翼在轨状态电池片面和卫星XOZ面平行；步骤3，分析运载火箭对卫星外形尺寸的限制要求。如图3所示，运载火箭对卫星横向包络的约束尺寸为φ3310mm，结合卫星本体为六面体形状的特点和对日观测载荷需对太阳跟踪测量的在轨工作需求，对日观测载荷可布置在卫星的+Z面、-Z面、+X面、-X面、-Y面，但考虑到卫星+Z面将布置对地观测载荷，卫星-X面将与运载对接，卫星-Y面为向阳面、不利于载荷散热，故对日观测载荷的布置位置可以为卫星的-Z面、+X面。结合卫星本体为六面体形状的特点和太阳翼电池片尽可能垂直受太阳光照射在轨工作需求，太阳翼可布置在卫星的-Y面、+Z面、-Z面，但考虑到卫星+Z面将布置对地观测载荷，故太阳翼收拢状态的布置位置只能为卫星的-Y面和-Z面。步骤4，根据前面三个步骤确定的约束条件，依次考虑太阳翼和对日观测载荷布置位置的各种排列组合方式，按照尽可能降低整星纵向质心高度和尽可能利用卫星可用的包络空间的原则，统筹考虑太阳翼和载荷的对日指向要求，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼(如图4所示)，确定太阳翼收拢时布置在卫星的-Y面、对日观测载荷布置在卫星的-Z面的布局方式，形成一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型，其中发射状态的卫星构型如图5所示，飞行状态的卫星构型如图6所示。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，分析载荷对日观测的视场要求，根据载荷工作模式确定载荷的视场包络；步骤2，分析太阳翼在轨状态的布置要求，根据太阳光照角变化情况确定太阳翼与卫星本体之间的相对位置关系；步骤3，分析运载火箭对卫星外形尺寸的限制要求，结合卫星本体的外形状态确定载荷和太阳翼发射状态的可选布置形式；步骤4，根据上述三个步骤确定的约束条件，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼，明确载荷和太阳翼在卫星本体上的布局位置，从而形成满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型。

【技术特征摘要】
1.一种满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，分析载荷对日观测的视场要求，根据载荷工作模式确定载荷的视场包络；步骤2，分析太阳翼在轨状态的布置要求，根据太阳光照角变化情况确定太阳翼与卫星本体之间的相对位置关系；步骤3，分析运载火箭对卫星外形尺寸的限制要求，结合卫星本体的外形状态确定载荷和太阳翼发射状态的可选布置形式；步骤4，根据上述三个步骤确定的约束条件，将载荷对日观测视场嵌入太阳翼，明确载荷和太阳翼在卫星本体上的布局位置，从而形成满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型。2.根据权利要求1所述的满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，其特征在于，所述的载荷是装载在卫星上的遥感相机，用于监测太阳能量的变化情况。3.根据权利要求1所述的满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，其特征在于，步骤1的载荷视场包络是由载荷某位置的视场通过阵列遍历其运动范围的方法得到。4.根据权利要求1所述的满足载荷对日观测需求的卫星太阳翼构型设计方法，其特征在于，步骤2的确定太阳翼与卫星本体之间相对位置关系的具体方法是：根据太阳光照角的变化范围，计算太阳翼在轨状态电池片与卫星本体之间的夹角最佳值，结合太阳翼设计的工程可行性和整星能源需求，最终确定在轨状态太阳翼电池片与卫星本...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵益凯，张涛，于淼，桑峰，丁丕满，陈晓飞，王珏，李叶飞，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31