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半充液柔性航天器姿态机动中同宿环分叉Melnikov判据

岳宝增  梁琼  
【摘要】:本文研究了带液体晃动和柔性附件的耦合航天器系统在液体燃料的耗散和柔性附件扭转振动的作用下,经历从最小惯量轴到最大惯量轴姿态转换机动中的混沌动力学行为。将液体晃动等效为球摆模型并由此建立了带柔性附件充液航天器多体耦合系统动力学模型。首先推导出运动方程并采用Melnikov积分预测受扰系统稳定与不稳定流形是否横截相交,得到了参数形式表达的混沌运动解析判据,这对航天器的设计有重要的指导意义。研究发现,混沌的发生依赖于刚体形状,阻尼值,充液比和扭转振动频率。此外,在经过被动再定向姿态机动后,由于液体晃动的本质非线性特性,充液航天器最终将进行大章动角的周期极限环运动而非绕着最大惯量轴自旋。

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