燃料消耗下充液航天器等效动力学建模与分析

作者：刘峰; 岳宝增; 马伯乐; 申云峰

来源：力学学报, 2020, (05): 1454-1464.

• 液体非线性晃动
• 刚体摆复合模型
• 燃料消耗
• 变质量充液航天器
• 耦合动力学 nonlinear liquid slosh
• composite rigid-pendulum model
• fuel consumption
• variable-mass liquid-filled spacecraft
• coupling dynamics

在轨航天器贮腔内的液体可能表现出多种不同的运动模式,主要包括液体相对于贮腔的整体性刚体运动、自由液面横向晃动、液体起旋后逐步发生明显的旋转晃动及液体自旋运动;复合三自由度刚体摆晃动模型能够较为全面地描述这些液体运动模式,同时为研究起旋阶段的液体晃动动力学问题提供了有效手段.本文对非线性液体晃动刚体摆复合模型作进一步发展,考虑模型等效参数随贮腔充液比的变化,提出了变参数的刚体摆复合模型,该模型适用于研究燃料消耗下非线性晃动类充液航天器大范围运动耦合动力学问题.采用刚体摆复合模型对球形贮腔内的液体晃动进行等效后,基于混合坐标意义下的拉格朗日方程推导了一类充液航天器轨道-姿态-晃动全耦合的动力学方程...

• 单位
  北京理工大学; 郑州工业应用技术学院