超低轨航天器气动设计与计算方法探讨

摘要

对于运行在150～300 km高度的超低轨航天器,气动力是轨道与姿态控制须考虑的主要扰动因素.文章首先剖析了超低轨航天器气动构型的关键要素,提出了本体截面与长细比、翼面形状与布局的设计准则;从来流特性、气体-表面作用、航天器物理特性3个方面阐述气动建模的内容与方法;综合运用射线跟踪平板(RTP)与试验粒子蒙特卡洛(TPMC)2种自由分子流模拟方法,提出一种适合工程应用的气动计算与飞行仿真流程.最后,以重力梯度测量卫星为实例,开展了初步的方案设计、模型确认与方法探索,验证了气动建模与计算流程的正确性.文章所提出的气动研究思路,对超低轨航天器的气动设计、计算等工作,均具有一定的参考意义.