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1、基于STK的空天飞行器飞行轨迹模拟仿真研究王飞基于STK的空天飞行器飞行轨迹模拟仿真研究王飞(西安航空学院飞行器学院陕西西安,710077)摘要:空天飞行器轨迹模拟的正确性对研究飞行器导航系统性能具有重要作用。文中针对传统的空天飞行器飞行轨迹模拟算法,忽略了飞行环境对飞行运动的影响与不符合飞行器运动特性的问题,提出了一种基于STK的空天飞行器飞行轨迹模拟方法。其利用动力学软件对飞行器全程进行仿真,在STK软件中针对飞行过程的发射、在轨、变轨与高速再入四个阶段的特性设置模型参数,并使用运载火箭、飞机模型与卫星实现空天飞行器飞行轨迹的分
2、段模拟。最后使用在STK软件中获得的数据对飞行器惯性导航系统进行了仿真,仿真结果表明所提出的方法能够满足空天飞行器导航系统的要求。关键词:空天飞行器;飞行轨迹;STK中图分类号:TP391．9文献标识码:ADOI编码:10．14016/j.cnki．1001-9227．2017．06．056Abstract:Thecorrectnessofthetrajectorysimulationofthespacecraftisveryimportanttostudytheperformanceoftheaircraftnavigations
3、ystem.Inthispaper,aflightsimulatorbasedonSTKisproposedtosolvetheproblemthatthetraditionalflyingtrajectorysimulationalgorithmneglectstheinfluenceofflightenvironmentonflightmotionanddoesnotaccordwiththemotioncharacteristicsofthespacecraft.Thismethodusesthedynamicssoftwar
4、etocarryonthesimulationtotheaircraftentirejourney,inSTKsoftware,themodelpa-rametersaresetupaccordingtothecharacteristicsofthelaunchprocess,theorbit,thechangingorbitandthehigh-speedreentryphaseoftheflightprocess.Thesimulationoftheflightpathofthespacevehicleisrealizedbyt
5、hecarrierrocket,theaircraftmodelandthesatellite.Attheendofthispaper,theinertialnavigationsystemoftheaircraftissimulatedbyusingthedataobtainedintheSTKsoftware,thesimu-lationresultsshowthattheproposedmethodcanmeettherequirementsofthenavigationsystemofthespacecraft.Keywor
6、ds:aerospacevehicle;flightpath;STK0引言空天飞行器是空间技术的产物,已越来越多的受到各国的重视。空天飞行器的工作模式需要经历发射、在轨、变轨和[1-2]高速再入四个阶段。飞行过程复杂,从而对导航系统提出挑战,空天飞行器轨迹模拟的正确性对研究飞行器导航系统性能具有重要作用。传统的空天飞行器飞行轨迹模拟算法图1空天飞行器飞行轨迹模拟方案图忽略了飞行环境对飞行运动的影响,具有不符合飞行器运动特性的缺点。因此,本文提出了一种基于卫星工具包2空天飞行器飞行轨迹分阶段模拟(SatelliteToolKit,ST
7、K)的空天飞行器飞行轨迹模拟方法,其2．1发射段利用动力学软件对飞行器全程进行仿真,在STK软件中针对在发射阶段空天飞行器是由运载火箭发射,两者之间是飞行过程的特性设置模型参数,并使用运载火箭、飞机模型与一种固定的连接方式。因此,空天飞行器发射阶段的轨迹可卫星实现空天飞行器飞行轨迹的分段模拟。[4-6]根据运载火箭的弹道与姿态来分析。假设火箭从地面垂1方案设计直发射,在固定坐标系中给定一个发射点与入轨点参数,火箭卫星工具包(STK)是美国AnalyticalGraphics公司开发的经过弹道飞行直到入轨点。在STK中建立运载火箭对象
8、,并可以建立各种模型,并生成二维、三维图像以分析复杂的飞行根据空天飞行器的特性设置参数。STK中可对飞行器飞行环任务,模拟飞行环境,提供飞行结果模拟数据的分析软件[3]。境进行三维仿真图形展示,发射阶段飞行器的三维飞行轨迹本文在STK
