天基激光燒蝕操控空間碎片方法

目錄
前言
第1章 激光操控空間碎片概述 1
1.1 激光燒蝕空間碎片沖量耦合規(guī)律 2
1.1.1 激光能量轉(zhuǎn)化為反噴羽流動(dòng)能 2
1.1.2 激光燒蝕空間碎片沖量耦合效應(yīng) 3
1.2 激光操控空間碎片研究 5
1.2.1 地基激光清除空間碎片 5
1.2.2 天基激光清除空間碎片 7
1.2.3 天基激光操控空間碎片 9
參考文獻(xiàn) 10
第2章 空間碎片的運(yùn)動(dòng)軌道分析方法 12
2.1 空間碎片的軌道要素和常用坐標(biāo)系 12
2.1.1 基本軌道要素 12
2.1.2 常用坐標(biāo)系 14
2.1.3 坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換 15
2.1.4 常用坐標(biāo)系之間旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系 16
2.2 地球中心引力場(chǎng)中空間碎片橢圓軌道 18
2.2.1 空間碎片的橢圓軌道運(yùn)動(dòng) 19
2.2.2 空間碎片的圓軌道運(yùn)動(dòng) 20
2.3 激光燒蝕力和大氣阻力下空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道分析方法 21
2.3.1 軌道攝動(dòng)方程 21
2.3.2 小偏心率下空間碎片軌道攝動(dòng)方程 22
2.3.3 小偏心率下軌道攝動(dòng)方程的求解 24
2.4 空間碎片的沖量耦合效應(yīng)和激光燒蝕力 31
2.4.1 沖量耦合效應(yīng) 31
2.4.2 沖量耦合系數(shù)曲線 32
2.4.3 激光燒蝕力 33
2.5 空間碎片的大氣阻力 34
2.5.1 大氣阻力 35
2.5.2 大氣密度隨高度的變化 35
2.5.3 大氣阻力與激光燒蝕力比較 36
第3章 空間碎片的激光燒蝕力和力矩分析方法 40
3.1 空間碎片的激光操控方式 40
3.1.1 空間碎片的運(yùn)動(dòng) 40
3.1.2 基本激光操控方式 41
3.2 空間碎片獲得激光燒蝕力和力矩的計(jì)算模型 42
3.2.1 單脈沖激光燒蝕沖量和激光燒蝕力計(jì)算模型 42
3.2.2 單脈沖激光燒蝕沖量矩和激光燒蝕力矩計(jì)算模型 44
3.3 球體空間碎片的沖量與激光燒蝕力 45
3.4 圓柱體空間碎片的沖量與激光燒蝕力 47
3.4.1 激光輻照?qǐng)A柱體側(cè)面情況 47
3.4.2 激光輻照?qǐng)A柱體底面情況 48
3.4.3 沖量合成與激光燒蝕力 48
3.4.4 體固聯(lián)坐標(biāo)系下描述 49
3.4.5 圓盤和圓桿空間碎片的沖量與激光燒蝕力 52
3.5 長(zhǎng)方體空間碎片的沖量與激光燒蝕力 54
3.5.1 激光輻照長(zhǎng)方體側(cè)面情況 55
3.5.2 激光輻照長(zhǎng)方體底面情況 55
3.5.3 沖量合成與激光燒蝕力 55
3.5.4 體固聯(lián)坐標(biāo)系描述 56
3.5.5 立方體和薄板空間碎片的沖量和激光燒蝕力 58
3.6 半球體空間碎片的沖量與激光燒蝕力 60
3.6.1 激光輻照面分析 60
3.6.2 激光輻照面的投影面分析 61
3.6.3 單脈沖激光燒蝕沖量和沖量矩分析 62
3.6.4 體固聯(lián)坐標(biāo)系下激光燒蝕力和力矩 66
3.7 圓錐體空間碎片的沖量與激光燒蝕力 69
3.7.1 激光輻照面分析 69
3.7.2 激光輻照面的投影面分析 69
3.7.3 單脈沖激光燒蝕沖量和沖量矩分析 71
3.7.4 體固聯(lián)坐標(biāo)系下激光燒蝕力和力矩 77
第4章 激光操控空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的方法 81
4.1 激光燒蝕力作用下空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 81
4.1.1 激光燒蝕力的作用方式分析 81
4.1.2 有激光燒蝕力時(shí)空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 82
4.1.3 無激光燒蝕力時(shí)空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 83
4.1.4 軌道攝動(dòng)方程中相關(guān)變量的計(jì)算方法 84
4.2 空間碎片激光操控窗口與判據(jù)的分析方法 85
4.2.1 激光*大作用距離分析 85
4.2.2 空間碎片在平臺(tái)前方運(yùn)動(dòng)的條件 85
4.2.3 激光*大發(fā)射角分析 86
4.2.4 激光操控窗口和判據(jù) 86
4.3 球體空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的激光操控方法 86
4.3.1 平臺(tái)的軌道運(yùn)動(dòng)分析 87
4.3.2 球體空間碎片的軌道運(yùn)動(dòng)分析 88
4.3.3 球體空間碎片單位質(zhì)量的激光燒蝕力分析 91
4.3.4 基本步驟和流程 93
4.3.5 計(jì)算分析 94
4.3.6 小結(jié) 107
4.4 圓柱體空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的激光操控方法 108
4.4.1 圓柱體空間碎片的初始軌道參數(shù)分析 108
4.4.2 圓柱體空間碎片的初始姿態(tài)運(yùn)動(dòng)分析 109
4.4.3 圓柱體空間碎片單位質(zhì)量的激光燒蝕力分析 111
4.4.4 圓盤和圓桿空間碎片單位質(zhì)量的激光燒蝕力分析 114
4.4.5 計(jì)算分析 116
4.5 長(zhǎng)方體空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的激光操控方法 131
4.5.1 長(zhǎng)方體空間碎片初始軌道參數(shù)分析 132
4.5.2 長(zhǎng)方體空間碎片初始姿態(tài)運(yùn)動(dòng)分析 132
4.5.3 激光輻照方向單位矢量分析 134
4.5.4 激光燒蝕力方向單位矢量分析 135
4.5.5 長(zhǎng)方體空間碎片單位質(zhì)量的激光燒蝕力分析 137
4.5.6 薄板和長(zhǎng)條桿空間碎片單位質(zhì)量的激光燒蝕力分析 138
4.5.7 計(jì)算分析 139
4.5.8 小結(jié) 159
第5章 激光操控空間碎片運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的方法 160
5.1 激光燒蝕力作用下空間碎片運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的分析方法 160
5.1.1 近距離、小光斑、點(diǎn)覆蓋激光操控的特點(diǎn)分析 160
5.1.2 空間碎片體固聯(lián)坐標(biāo)系 161
5.1.3 空間碎片姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程 162
5.1.4 空間碎片姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 163
5.1.5 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換矩陣 163
5.1.6 空間碎片姿態(tài)運(yùn)動(dòng)分析方法 165
5.1.7 無外力矩作用下空間碎片姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 166
5.2 激光燒蝕力作用下空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 169
5.2.1 近距離、小光斑、點(diǎn)覆蓋下激光燒蝕力和力矩分析 169
5.2.2 有激光燒蝕力時(shí)空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 176
5.2.3 無激光燒蝕力時(shí)空間碎片運(yùn)動(dòng)軌道的分析方法 176
5.2.4 激光操控窗口和判據(jù) 177
5.3 薄板空間碎片激光操控運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析方法 177
5.3.1 空間碎片和平臺(tái)的初始軌道參數(shù) 177
5.3.2 空間碎片和平臺(tái)的位置和速度 178
5.3.3 空間碎片運(yùn)動(dòng)姿態(tài)分析 179
5.3.4 激光燒蝕力和力矩 181
5.3.5 激光燒蝕消旋策略分析 183
5.3.6 基本步驟和流程 185
5.3.7 計(jì)算分析186
5.3.8 小結(jié) 194
5.4 圓柱體空間碎片的激光操控運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的方法 194
5.4.1 激光燒蝕力和力矩 194
5.4.2 激光燒蝕消旋策略分析 196
5.4.3 計(jì)算分析 200
5.4.4 小結(jié) 206
5.5 長(zhǎng)方體空間碎片激光操控運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的方法 206
5.5.1 激光燒蝕力和力矩 207
5.5.2 激光燒蝕消旋策略分析 212
5.5.3 計(jì)算分析 217
5.5.4 小結(jié) 224