天宫飞行器低轨控空气动力特性一体化建模与计算研究

摘要：

对非规则板舱组合体天宫飞行器300～200 km低轨道飞行过程空气动力特性一体化计算建模，提出考虑复杂构型物面遮盖效应面元解析法与经修正的Boettcher／Legge非对称桥函数，发展基于三角形面元逼近复杂外形通用处理方法，建立适于天宫飞行器复杂物形处理与面元气动力系数计算规则；将DSMC方法与求解Boltzmann 模型方程气体运动论统一算法应用于天宫飞行器简化外形，进行气动力当地化关联参数计算修正，建立针对大型复杂结构天宫飞行器低轨道飞行控制过程空气动力特性一体化快速算法与程序软件。对大尺度圆柱体外形与天宫飞行器300～200 km不同高度变轨飞行过程不同迎角与侧滑角及帆板平面与本体主轴不同夹角复杂构型气动力特性计算分析验证，表明天宫飞行器在200 km以上低轨道飞行控制过程中所受空气动力系数随飞行高度发生显著变化（8％～50％），证实长期在轨运行的大型航天器若采用统一固定的气动力系数，误差累积巨大，需要采取防护措施，低轨道飞控大气阻力仍是制约航天器定轨预报精度最关键因素。

关键词：天宫飞行器、低轨控空气动力特性、当地化桥函数、关联参数确定、工程计算、DSMC方法、统一算法

分类号：V411.4(基础理论及试验)

资助基金：国家973计划2014CB744100；国家自然科学基金11325212、91016027；国防基础科研基金51313030104

在线出版日期：2015-05-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：106-114