“一箭多星”发射低地球轨道卫星的构型优化设计方法

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1、V01．25No．3航天器工程第25卷第3期!!量呈垒星兰篁呈垒!三兰些鱼!些星星塞!堕鱼!!!!篁!旦‘‘一箭多星"发射低地球轨道卫星的构型优化设计方法姚延风裴胜伟李东泽刘敏李修峰(中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094)摘要针对“一箭多星”发射的低地球轨道(LEO)卫星，提出一种考虑多星一单星耦合作用的卫星构型优化设计方法，从单星系统配置和运载火箭对构型的约束分析、“一箭多星”发射构型设计、单星和多星分配器构型设计3个层次逐级开展卫星构型设计。通过设计实例验证了卫星构型优化设计方法的有效性，此方法能够在满足构型约束条件的同时，实现运载火箭潜力的最大化利

2、用及单星发射成本的最低。关键词低地球轨道卫星；“一箭多星”发射；卫星构型；多星一单星耦合；优化设计中图分类号：V414文献标志码：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引言低地球轨道(LEO)卫星通常组成星座系统以提高时间分辨率，保证覆

6、盖范围。为节约发射成本，LEO卫星往往采用“一箭多星”方式发射，如“全球星”(GlobalStar)采用联盟一2火箭“一箭六星”发射；“铱星二代”(Iridium—Next)计划采用猎鹰一9火箭收稿日期：2016—03—24；修回日期：2016—04—27基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：姚延风，男，工程师，从事卫星总体设计工作。Email：yaoyanfen921@163．com。第3期姚延风等：“一箭多星”发射低地球轨道卫星的构型优化设计方法33“一箭十星”发射Ⅱ]。构型设计是卫星总体设计的一项重要工作[23，多星发射涉及到多星在运载火箭中的布局、星箭接口、

7、入轨方式等问题，这些将对单星构型产生约束；同时，单星构型也对多星组合体的刚度性能具有重要影响。上述两方面共同增加了卫星构型研究的难度。考虑到卫星构型在约束条件下的可设计性，将多星和单星构型协同设计，充分利用运载火箭潜力，对满足设计任务要求、提升卫星构型设计水平具有重要意义。近年来，“一箭多星”发射的卫星构型研究逐步受到国内的关注。文献[3]中通过对国外多星发射的卫星进行调研，分析总结出适用于多星发射的卫星外形和星箭连接特点。文献[4]中介绍了基于长征四号乙和四号丙运载火箭典型的“一箭多星”发射和搭载发射构型方案，侧重论述多星在整流罩中的布局形式和连接