大气环境下的电动力绳索的动力学分析
绳索系统建模、动力学与控制.
2004年10月
南京航空航天大学
24
3. 索的动力学分析
0
1.571
π 2
0
4.713
3π 2
系统的全局相流
2004年10月
南京航空航天大学
25
4. 实验系统
气浮曲面场
模拟环境 三维模拟曲面
CCD摄像头 系绳 多场气浮系统
2004年10月
步进电机 控制器 南京航空航天大学
转台 26
时变的非线性动力学系统
例如，绳系卫星的系绳呈现高度柔性、很长，在释放和回收阶段系绳 的长度处于不断的变化状态，而系绳的振动不像绳索的长度、张力等可 以直接测量，仅能间接地对系绳振动进行智能控制。
2004年10月
南京航空航天大学
27
敬请指正！
（3.2）
2004年10月
南京航空航天大学
18
3. 索的动力学分析
根据Hamilton原理，获得索的运动方程
2v t 2
2v s2
E ρ
ε
fy ρA
2w t 2
2w s2
E ρ
ε
fz ρA
g
（3.3）
其中柔索的平均纵向动应变
ε (t) 1 H [( v )2 (w)2 (w0 )2]dx （3.4）
在Lagrange应变中
d dsd ds0
ds0
cos
(ud
u1d s0
ds0 ) u1d
1
u1d
dsd
1 d s0
2004年10月
电动力绳索系统的周期解求解及其稳定性分析
Ｋｅ ｒ ｓ： ｅ ｅ ｔｏ ｙ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ｙ ｔｍ ；ｐｅ ｏ ｉ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ｌｃ ｒｄ ｎ ｍｉ ｅ ｈ ｒ ｄ ｓ ｓｅ ｉ ｒ ｄ ｃ ｍｏ ｉｎ；ｐ ｒｏ ｉ ｏ ｕ ｉｎ；ｓａ ｌｔ ｎ ｌ ｓｓ ｅ ｄｃｓ ｌｔ ｉ ｏ ｔｂｉ ｙ ａ ａｙ ｉ ｉ
振 第 ３ 第 ５期 Ｏ卷
动
与
冲
击
Hale Waihona Puke Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
电动 力绳 索 系统 的周 期解 求解 及 其 稳定 性分 析
张
（ ．西 安 铁 路 局 ，西 安 １
勇
７０７ ） ３０ ０
７ ０ １ ； ．兰州 交 通 大 学 机 电技 术 研 究 所 ， 州 １０ ５ ２ 兰
（ ．Ｘ’ ａ ｗ ｙＢ ｒａ ， ｉｎ７０ １ ，Ｃ ｉａ ２ ｅｈｃ ｏｉ ＆ ｎｔｕ ， ａｚｏ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ｒ ｔ， ａｚｏ ３０ ０ ｈ ａ １ ｉｎＲ ｉ ａ ｕｅｕ Ｘ ’ １０ ５ ｈｎ ； ．Ｍ ｃａｈ ｎ ｓＴ Ｒ ｉｓｔｔ Ｌ ｎｈｕＪ ｏ ｎ ｎ ｅｓｙ Ｌｎｈｕ７０ ７ ，Ｃ ｉ ） ａ ｌ ａ ｅ ｉｅ ａｏ ｖ ｉ ｎ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ： Ｄｙ ａ ｃ ｂ ｈ ｖ ｏ ｆａ ｅ ｅ ｔｏ ｙ ａ ｃ ｔｔ ｒ ｄ ｓ ｓｅ ｏ ｅ ａｉ ｇ ｉ ｉｃ ｌｒｉ ｃｉ ｅ ｒ ｉ ｓ ｓｕ ｉ ｄ． ｎ ｍｉ ｅ ａ ｉｒｏ ｌｃｒ ｄ ｎ ｍｉ ｅｈｅ ｅ ｙ ｔｍ ｐ ｒ ｔｎ ｎ ａｃ ｒ ｕ ａ ｎ ｌｎ ｄ ｏ ｂ ｔｗａ ｔ ｄ ｅ Ｔｈ ｙ ａ ｃ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ｓｅ ｗａ ｓ ｒｂ ｄ，ｔ ｅ ｂａ ｉ ｅ ｉｄ ｃ ｓ ｌ ｔ ｎ ｗａ ｂ ａｎ ｄ ｕ ｉ ｒｕｒ ａｉ ｎ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ａ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｄ ｌｏ ｈ ｙ ｔ ｍ ｓｄｅ ｃ ｅ ｉ ｈ ｓｃ ｐ ｒｏ ｉ ｏ ｕｉ ｓ ｏ ｔ ｉｅ ｓｎｇｐｅ ｔ ｂ ｔｏ ｔ ｏ ｎ ｏ ｎ ｗ ｕ ｒｃ ｌｍｅｈ ｄ Ｔ ｔ ｂ ｌｔ ｆｔ ｅ ｐ ｒｏ ｉ ｏｕ ｉ ｎ ｗａ ｎ ｌｚ ｄ ｂ ｓ ｄ Ｏｌｔ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｒｔｒｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉａ ｅ ｎ ｍｅ ｉａ ｔ ｏ ． ｈｅ ｓａ ｉｉ ｏ ｈ ｅ ｉ ｄ ｃ ｓ ｌ ｔｏ ｓａ ａｙ ｅ ａ ｅ ｉ ｈ ｔ ｂｌ ｙ ｃ ｉ ｉ ｎ ｉ ｈ ｕ ｒｃ ｌ ｙ ｉ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｌｏ ｉ ｈｍ ｎ ｔｗａ ｏ ｃｕ ｄ ｔａ ｈ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉ ｄ ｃ ｍｏ ｉｎ ｉ ｎｓａ ｌ ． Ｆｉ ｌｙ，ｔ ｌ ｏ ｉ ａｄｉ ｓｃ ｎ ｌ ｄｅ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｓｅ ｐ ｒｏ ｉ ｔ ｓ ｉ ｔ ｂ ｅ ｏ ｎａｌ ｗｏ ａｇ ｒｔ ｒ ｏ ａ ｅ ｔ ｈｍｓ ｗｅ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｗｉ ｈ ｓｍｕ ａｉ ｎ Ｔ ｅ ｕｔ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔ ｅ ｐ ｒｏ ｃ ｓ ｌ ｉｎ ｂ ａｎ ｄ ｗｉ ｈ ｗｏ ａｇ ｒｔ ｒ ｈ ａ ｓｃ ｌ ｅ ｉ ｌｔｏ ． ｈｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｅ ｄｉ ｏｕｔ ｓ ｏ ｔ ｉｅ ｔ ｔ ｅ ｔ ｌ ｏ ｉ ｉ ｏ ｈ ｈｍｓ ａ ｅ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｂａ ｉ ａｌ ｗｈ ｎ ｙ ｐ ｒｕ ｂａｉｎ ｉ ｍａｌ ｒ ｕ ｈ ｅ ｉ ｄ ｃ ｓ ｌ ｔｏ ｂ ａｎ ｄ ｗｉ ｒｕ ｂ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ａ ｅ ｄ ｓｏ ｔｄ ｗｈｅ ｅ ｔ ｒ ａ ｉｎ ｉ ｅ ｒ ｔｏ ｓ ｓ ｌ ，ｂ ｔ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｉ ｏｕ ｉｎｓ ｏ ｔｉ ｅ ｔ ｐｅ ｔｒ ａ ｉ ｔｏ ｒ ｉｔｒｅ ｔ ｅ ｈ ｏ ｎ ｐ ｒｕ ｂ ｔｏ ｓ ｌｒ ｅ，ａ ｈ ｓｔｍｅ ｔ ｅ ｎｕ ｒｃ ｌａｇ ｒｔ ｍ ｓ ｎ ｒ ｌ ｄ ｐ ｅ ａｇ ｔｔ ｉ ｉ ｈ ｍｅ ａ ｌ ｏｉｈ ｉ ｏ ｍａｌ ａ ｏ ｔ ｄ；ｉ ｔ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈｅ ｐ ｒｏ ｃ ｓ ｌ ｔ ｎ ｓａ ｓ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ｉ ｙ ｎｓａ ｉｉ ｆｔ ｅ ｉｄｉ ｏ ｕ ｉ ｓ ｉ ｌｏ ｃ ｎ ｒ ｄ ｗｉ ｔ ｏ ｉ ｈ
电动力绳系离轨技术性能与任务适应性分析
2017年第3期 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 No.3 2017 总第353期 MISSILES AND SPACE VEHICLES Sum No.353收稿日期：2015-10-08；修回日期：2016-02-02作者简介：张 烽（1985-），男，博士，高级工程师，主要研究方向为飞行器制导与控制文章编号：1004-7182(2017)03-0006-06 DOI ：10.7654/j.issn.1004-7182.20170302电动力绳系离轨技术性能与任务适应性分析张 烽，申 麟，吴胜宝，王小锭，王书廷（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：电动力绳系离轨技术属于被动离轨方式，适用于火箭末级、失效卫星等废弃飞行器快速离轨。
针对这项新颖的离轨技术，通过建立多场耦合摄动下的离轨动力学模型，研究并分析了该技术的离轨性能和适用的离轨任务类型，用于指导工程实践及控制方案设计。
首先建立多场耦合摄动下的电动力绳系离轨动力学模型，基于数值仿真，验证该项技术的有效性及优越性，并重点研究了不同影响因素下的离轨性能，据此提出了系统参数的设置原则。
再通过设置合理的系统参数，分析电动力绳系离轨技术的可适用任务类型。
分析结果表明，电动力绳系离轨技术适用于非极轨道的废弃飞行器离轨任务。
关键词：电动力绳系离轨技术；动力学模型；性能分析；任务适应性 中图分类号：V412.4 文献标识码：AThe Deorbit Performance and Applicability Analysis of the ElectrodynamicsTe-thered Deorbit SystemZhang Feng, Shen Lin, Wu Sheng-bao, Wang Xiao-ding, Wang Shu-ting(R&D Center, China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)Abstract: The electrodynamics tethered deorbit technology is a novel way to remove abandoned spacecraft like upper stages or unusable satellites. The deorbit performance and applicability of the electrodynamics tethered deorbit system are analyzed. The electrodynamics tethered deorbit dynamics with multi-perturbation is formulated. Furthermore, the key impact factors, including mission parameters and system parameters, are analyzed. The following numerical simulations are undertaken to show the influence of the impact factors to the deorbit performance, based on which the applicability of the electrodynamics tethered deorbit technology are further analyzed. The analysis concludes that this technology shows a better deorbit performance for missions with non-polar orbits.Key words: The electrodynamics tethered deorbit technology; Dynamics modeling; Deorbit performance analysis; Applicability analysis0 引 言随着人类空间活动日益频繁，在宇宙中遗留大量的太空垃圾不可避免，空间碎片清理已成为世界航天界关注的重大课题[1~3]。
大气动力学对大气环流系统的影响机理分析
大气动力学对大气环流系统的影响机理分析一、引言大气动力学是研究大气中物质运动规律的学科，它对理解大气环流系统的形成和演变具有重要意义。
本文将探讨大气动力学对大气环流系统的影响机理，并分析其相关特征和作用过程。
二、大气动力学基础1.大气运动的驱动力大气运动是由于温度、压力和地球自转等因素引起的。
温度差异导致了气体的密度差异，从而产生气压差，推动大气运动。
地球自转则在大尺度上产生了科里奥利力，改变了气流的方向。
2.空气的垂直运动大气中的空气不仅沿地表水平运动，还存在垂直方向上的上升和下沉运动。
上升运动通常发生在热带地区，冷空气下沉则多发生在高纬度地区。
这种垂直运动对整个大气环流起着重要调节作用。
三、大气环流系统1.全球大气环流全球大气环流是指以地球为整体的大尺度环流系统，包括赤道低压带、副热带高压带、极地低压带等。
这些环流系统形成了赤道降雨带、贫雨带和高纬度干旱带，影响了全球气候分布。
2.季风环流季风环流是热带和亚热带地区的一种特殊环流形式。
在夏季，地表温度升高，形成了季风的暖气流；而在冬季，形成了季风的冷气流。
季风环流对亚洲地区的气候和降水分布产生了显著影响。
四、大气动力学对大气环流系统的影响1.高空急流对环流的影响高空急流是指位于对流层顶部的一种突风现象。
它的产生和变化与纬度、地形和海温等因素密切相关。
高空急流对大气环流系统的形成和演变起着重要调节作用，影响着气象灾害的发生和传播。
2.山地效应对环流的影响山地效应是指山地地形对大气流动的影响。
当空气流经山地时，由于地形起伏和地表摩擦的作用，形成了山地风、垂直环流等现象。
这些山地效应影响着降水分布、气温变化和风向风速等气候要素。
五、大气动力学研究的意义和挑战1.气候预测和天气预报深入研究大气动力学对大气环流系统的影响机理，可以提高气候预测和天气预报的准确性。
通过建立更精确的大气动力学模型，可以预测更长时间尺度上的气候变化和极端天气事件。
2.气候变化和可持续发展大气动力学研究对于理解和应对气候变化也至关重要。
大气科学中的大气动力学与天气系统
大气科学中的大气动力学与天气系统在我们生活的地球上，大气的变化万千始终是一个令人着迷且充满奥秘的领域。
而在大气科学中，大气动力学和天气系统则是理解和预测天气现象的关键要素。
大气动力学主要研究大气的运动规律和动力机制。
想象一下，大气就像一个巨大的流体，受到各种力量的作用而不断运动和变化。
其中，最基本的力量包括气压梯度力、地转偏向力和摩擦力。
气压梯度力是推动大气运动的源动力。
就好比水总是从高处往低处流一样，大气也会从气压高的地方向气压低的地方流动。
气压差越大，气压梯度力就越强，大气运动的速度也就越快。
地转偏向力则是由于地球自转而产生的。
在北半球，运动的物体向右偏转；在南半球，运动的物体向左偏转。
这种偏转力在大气的大尺度运动中起着重要的作用，它使得大气的流动方向发生改变，从而形成了一些特定的环流模式。
摩擦力在大气贴近地面的部分较为显著。
它会减慢大气的运动速度，并且对小尺度的天气系统产生重要影响。
这些力量相互作用，共同决定了大气的运动状态。
通过对大气动力学的研究，我们能够深入理解大气环流的形成、维持和变化，以及不同尺度的大气波动和涡旋的产生和发展。
接下来，让我们看看天气系统。
常见的天气系统包括气旋、反气旋、锋面和台风等。
气旋是一种低压中心的天气系统，气流呈逆时针方向（北半球）或顺时针方向（南半球）旋转向内辐合。
在气旋中心附近，通常会带来云雨天气。
比如，我们常见的温带气旋，它可以带来大范围的风雨天气，给人们的生活和出行带来不便。
反气旋则是高压中心的天气系统，气流呈顺时针方向（北半球）或逆时针方向（南半球）旋转向外辐散。
反气旋控制下的地区通常天气晴朗，气压较高。
锋面是冷暖气团相遇的交界区域。
冷锋过境时，通常会带来降温、大风和降雨天气；暖锋过境时，气温升高，多连续性降水。
台风是一种强烈发展的热带气旋，具有强大的破坏力。
它带来的狂风、暴雨和风暴潮常常给沿海地区造成严重的灾害。
了解这些天气系统的特点和演变规律，对于天气预报和灾害防范具有重要意义。
电动力绳系系统大气阻力稳定性赤道面反馈控制论文
计入大气阻力的电动力绳系系统的稳定性分析与控制【摘要】电动力绳系系统(Electro-dynamic Tether, EDT)在航天航空中的应用十分广泛,主要可用于利用电动力绳索以高于燃料电池的效率发电,实现太空站轨道的维持；提供可以随意控制的微重力环境；对空间站的有效载荷以及日益严重的太空垃圾进行有效回收与处理；利用动量交换原理来改变空间飞行器的轨道；进行多种太空物理实验研究等。
为了充分利用地磁场的作用,电动力绳系系统一般运行在近地轨道。
因此这类系统在运行过程中受大气摄动影响显著。
本文对计入大气阻力的电动力绳系系统的稳定性分析与控制进行了深入研究,具体工作和结论如下：(1)给出了电动力绳系系统的轨道要素以及其工作原理,以及建立动力学模型所需要的坐标系和它们之间的转化关系。
(2)详细分析了影响大气阻力的各种因素,如大气的阻力系数,大气密度,卫星的轨道高度等。
特别值得一提的是,大气密度本身又是一个非常复杂的变量,受地心纬度、轨道高度、季节变化以及昼夜变化等多种因素的影响。
通过计算仿真分别得到各因素对大气阻力的影响程度。
分析结果表明,影响大气阻力的因素之间是相互耦合的关系。
(3)利用拉格朗目方法分别建立了电动力绳系系统的二维和三维动力学模型,... 更多还原【Abstract】 The electro-dynamic tethered (EDT) system iswidely used in astronautics and aeronautics, such as, it can be mainly used to retain the orbit of space station using theelectro-dynamic tether to generate power which is higher effcient than the fuel cell; provide the micro-gravity environment freely; recycle the useful loads of the space station and remove the growing space debris effectively; change the orbit of spacecraft based on the principle of momentum exchange; do experiments in the microgr... 更多还原【关键词】电动力绳系系统；大气阻力；稳定性；赤道面；反馈控制；【Key words】Electro-dynamic Tether；Atmospheric Drag；Stability；Equatorial Plane Orbit；Feedback Control Law；【索购硕士论文全文】Q联系Q：138113721 139938848 即付即发目录摘要4-5Abstract 5-6主要符号表7-131 绪论13-211.1 课题背景及意义13-141.2 EDT系统的国内外研究现状14-201.2.1 EDT系统动力学特性的研究14-161.2.2 EDT系统控制技术的研究16-171.2.3 EDT系统工作过程的研究17-191.2.4 EDT系统的试验研究19-201.3 本文主要工作及论文结构20-212 EDT系统的基础理论21-302.1 轨道要素21-222.2 坐标系与坐标变换22-252.2.1 常用的坐标系22-232.2.2 坐标系之间的相互转换23-252.3 EDT系统的工作原理与环境25-292.3.1 重力梯度252.3.2 电磁效应25-272.3.3 动量交换27-282.3.4 大气阻力282.3.5 太阳辐射压力28-292.4 本章小结29-303 EDT系统的大气阻力分析30-393.1 概述303.2 EDT系统的大气阻力影响因素30-343.2.1 阻力系数30-323.2.2 大气密度模型32-333.2.3 绳索迎风面的横截面积333.2.4 系统质心与旋转大气的相对速度33-343.3 大气阻力计算34-353.4 数值计算35-383.4.1 阻力系数与大气阻力的关系35-363.4.2 大气密度与大气阻力的关系36-373.4.3 相对速度与大气阻力的关系37-383.5 本章小结38-394 EDT系统二维模型的建立及稳定性分析39-544.1 概述394.2 拉格朗日方法394.3 拉格朗日方程的计算39-454.3.1 系统的总动能39-424.3.2 系统的总势能424.3.3 系统的广义力42-444.3.4 建立系统的动力学方程44-454.3.5 简化方程454.4 EDT系统二维模型的稳定性分析45-534.4.1 运动稳定性分析方法45-464.4.2 稳定性分析46-534.5 本章小结53-545 EDT系统三维模型的建立及稳定性分析54-765.1 概述545.2 EDT系统拉格朗日方程的计算54-615.2.1 系统的动能54-575.2.2 系统的势能57-585.2.3 系统的广义力58-615.3 EDT系统的动力学方程61-655.3.1 系统奇点的数学处理61-625.3.2 EDT系统的拉格朗日方程62-655.4 分析EDT系统的稳定性65-745.4.1 系统稳定性受平衡点的影响65-695.4.2 系统稳定性受绳索长度的影响69-715.4.3 系统稳定性受母星运行轨道的影响71-725.4.4 系统稳定性受绳索材质的影响72-735.4.5 系统稳定性受外力的影响73-745.5 本章小结74-766. 利用SIMULINK进行反馈控制76-826.1 MATLAB/SIMULINK简介76-776.2 反馈控制的原理77-786.3 未加反馈的动力学模型及仿真结果78-796.3.1 未加反馈的动力学模型786.3.2 无反馈的动力学方程的仿真结果78-796.4 控制器的设计79-816.4.1 加入反馈控制环节的动力学方程79-806.4.2 加入反馈控制环节的仿真结果80-816.5 本章小结81-827. 总结与展望82-837.1 总结827.2 展望82-83 致谢83-84参考文献。
大气环流动力学的研究
大气环流动力学的研究一、引言大气环流动力学是研究大气环流的物理规律和过程的一门学科，旨在探究不同区域大气的空气运动规律和能量交换方式，以及大气中的气体混合、湍流等过程和大气环境污染等问题。
其研究范围涵盖地球系统的动力学和物理学要素，如天气、气候变化、能量和物质的输送等等。
本文将从大气环流驱动机制、动力学模型、数值模拟和气候变化等方面进行讨论。
二、大气环流驱动机制大气环流的主要驱动力包括海洋和陆地的辐射平衡不均和各种力的作用，其中包括质量重力、惯性离心力、科里奥利力、摩擦力和大气力。
这些力都会影响大气环流，促进空气的运动和交换。
海洋和陆地表面的温度差异、太阳辐射、水汽和大气温室效应等因素也会对大气环流产生影响。
三、动力学模型大气环流动力学的核心是建立数学套装，即动力学模型，它可以描述大气环流的运动和物理现象。
目前，大气环流动力学的研究领域主要涉及大气层、对流层和平流层等不同层次的大气过程。
不同的模型可以考虑全球或半球环流，也可以区域划分考虑局部过程。
四、数值模拟为了探究大气环流的物理规律和过程，数值模拟成为了一项重要的研究手段。
其利用计算机进行模拟和计算，以分析大气环流的作用机理和变化趋势。
计算复杂的数学模型需要实施许多近似，包括对太阳辐射、陆地和海洋的辐射热量、预测大气运动的等等。
五、气候变化大气环流动力学也有助于解决气候变化和全球变暖等问题。
研究显示，人类活动和自然因素共同对气候变化造成影响。
人类活动包括能源消耗、城市化和森林砍伐，而自然因素包括冰川融化、海平面上升和降雨量的变化等。
通过大气环流动力学模型的预测和模拟，可以更好地了解气候变化的机理和可能的未来趋势。
六、结论大气环流动力学的研究对于科学研究和气象预测都具有重要的意义。
其研究手段和成果对人类社会发展和自然生态环境的保护都有着深远的影响。
随着科技的不断进步，大气环流动力学的研究将会在更广泛的领域展开，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
大气环流动力学的研究与应用
大气环流动力学的研究与应用大气环流动力学是研究大气运动规律的学科，是大气科学的重要分支之一。
随着大气科学的发展和技术的进步，大气环流动力学在气象、环境科学、灾害预防等领域得到广泛应用。
一、大气环流动力学的研究大气环流动力学主要研究大气的运动规律。
大气的运动规律受到多种因素的影响，如地球自转、太阳辐射、地表温度等。
因此，大气环流动力学需要掌握物理学、气象学、数学等多种学科的知识。
现代大气环流动力学主要分为三个方面的研究。
1.大气的垂直结构大气是由地球表面到大气顶部的气体层，按温度变化和其它物理性质分为不同的层，如对流层、平流层、中间层和热层等。
目前，大气垂直结构的研究已经非常深入，对于气候变化、天气预报等方面有很大的帮助。
2.大气运动规律大气运动规律是大气环流动力学的核心研究内容。
大气运动规律是指受到各种力的作用下，大气的运动方式和规律，例如风、气压等等。
对于大气运动规律的研究，可以更好地理解和预测大气的运动状况。
3.大气的能量转换大气中的热量、水分等能量在地球上的转换和循环不仅涉及自然环境，也关系到气候变化、地球生态系统等重要生态问题。
大气的能量转换研究着重于解释和预测气候变化，并探究维持气象系统正常运转的基础理论。
二、大气环流动力学的应用大气环流动力学在气象、环境科学、灾害预防等领域得到了广泛应用。
1.气象预报气象预报是大气环流动力学最重要的应用领域之一。
大气环流动力学通过气象卫星、气象探测仪器和计算机模型等技术手段，提供天气、气候和气象服务预测。
这种预测可以为公众提供对天气变化的提前预警，为国家和地方的决策部门提供有利的气象决策依据。
2.环境科学气候变化和大气污染对人类生存环境有巨大影响。
大气环流动力学可以研究气候变化和大气污染的规律，开发气象技术工具，改进环境监测和预警，保持大气污染防治的持续改进，以提高生活质量。
因此，大气环流动力学在环境工程的控制、处理、监测、预测及规划等方面有广泛的应用。
气象气候学中的大气环流动力学
气象气候学中的大气环流动力学气象气候学是研究大气运动和气候变化的科学，其中涉及到大气环流动力学，是气象气候学的重要组成部分。
大气环流动力学研究大气的垂直和水平运动规律，以及大气中的热量和动量的传递等问题。
它有助于我们理解风、气压和天气模式，也是预测天气和气候变化的重要依据之一。
一、大气环流动力学的基本概念大气环流动力学主要研究大气状态的规律性变化，掌握大气运动的基本规律和环流结构，从而更好地理解天气和气候变化等现象。
大气环流的分布对气象和气候变化有着重要影响，因为热量和动量在大气中的输送和分布会导致大气环流变化。
大气热力学和气象学是大气环流动力学的基础，因为它们提供了理论和方程以计算流体运动，并控制着大气的运动和结构。
大气环流动力学研究的范围包括大尺度和小尺度的输运、辐射传输、水汽和云物理学等，是气象学和气候学的重要组成部分。
二、大气环流动力学的基础理论1.静力学平衡大气中的运动分为平衡和非平衡运动，其中平衡运动是指大气运动以静力学平衡为基础的运动，即气体中的静力学力量平衡，这种平衡也称为水平平衡。
静力学平衡是指在规定时间和空间内，物质分布的水平和垂直分布达到均衡状态，其主要受到大气压力等静力学因素的影响。
以海平面为基准面，大气中某点的压力P1等于这个点上方物质的重量和上下领域的气体的压力之和。
2.动力学平衡动力学平衡是指大气中的垂直和水平运动处于平衡状态，这种平衡也称为动力平衡。
在动力学平衡中，向上的垂直动量和向下的重力作用相抵消，而水平动量和摩擦阻力相平衡。
在大气运动的过程中，大气中的水汽、热量和运动量通过辐射、受力等因素传递，也就是大气中的辐射动力学。
这些能量和运动量的传递导致了大气环流的变化，影响了天气和气候变化。
三、大气环流动力学的基本结构大气环流动力学的基本结构包括大气环流、风系和种种气象系统等。
大气环流分为三个区域：低纬度、中纬度和高纬度。
1.低纬度区低纬度区大气环流表现为季节交替的风向和气压系统。
电动力学系统的动态分析与控制
电动力学系统的动态分析与控制随着电动力学系统在现代社会中的应用越来越广泛，对于这一系统的动态分析与控制变得越发重要。
电动力学系统是由电机、电源、控制装置以及相关传感器等组成的一个复杂系统，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
本文将从数学模型建立、参数辨识、动态分析以及控制策略等方面，对电动力学系统进行分析与探讨。
首先，对电动力学系统的数学模型进行建立是深入研究的基础。
电动力学系统的数学模型一般由电机本体和电机控制器两部分组成。
其中，电机本体由电机的电气方程和机械方程构成，电机控制器则由电机控制器的动态方程组成。
建立一个准确、完整的电动力学系统数学模型，对于后续的分析与控制至关重要。
接着，进行电动力学系统的参数辨识是动态分析的重要步骤。
参数辨识是指通过实验数据以及建立的数学模型，估计出电动力学系统各个参数的过程。
电动力学系统的参数辨识可以采用系统辨识的方法，如最小二乘法、扩展卡尔曼滤波器等。
通过参数辨识，可以更加准确地了解系统的动态特性，为后续的控制策略制定提供依据。
在得到准确的数学模型和系统参数之后，接下来可以进行电动力学系统的动态分析。
动态分析是研究电动力学系统在外部输入下的稳态和暂态响应的过程。
通过动态分析，可以了解系统的频率响应特性、稳定性、过渡过程等重要参数。
常见的动态分析方法包括时间域分析和频域分析。
时间域分析通过对系统的时间响应进行研究，可得到系统的阶跃响应、脉冲响应等重要信息。
频域分析则通过对系统的频率响应进行研究，可以得到系统的频率特性、共振频率等信息。
最后，基于对电动力学系统的动态分析，可以制定相应的控制策略。
电动力学系统的控制策略可以选择根据控制目标的不同而定，如位置控制、速度控制、力控制等。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
针对不同的电动力学系统，可以选择合适的控制策略进行应用，以实现对系统的精确控制。
综上所述，电动力学系统的动态分析与控制是对该系统研究的重要方面。
大气和海洋动力学研究及其应用
大气和海洋动力学研究及其应用地球是一个复杂的系统，由陆地、海洋和大气组成。
其中，海洋和大气发挥着重要的作用，它们共同构成了地球的气候系统。
因此，对于海洋和大气的研究就成为了人类解释气候变化和预测天气的重要途径。
一、大气动力学研究大气动力学是对大气进行数学模型和物理实验研究的科学，它试图通过理论建模以及数值模拟的方式来理解和预测大气的复杂变化。
在大气动力学中，风是最重要的因素之一。
风的形成和运动是由大气中的压力和温度差异所驱动的。
经过多年的研究，大气动力学已经取得了许多重要的成果。
例如，人们利用大气动力学的理论建立了一些气象模型，可以通过这些模型来预测天气。
这些模型使用各种复杂的算法和计算机模拟技术来模拟大气中的压力和温度变化，通过这些模型，天气预报可以成为一个高度科学化的领域。
同时，在大气动力学中，研究大气环流和风的运动也是非常重要的。
这有助于我们理解风暴和自然灾害的发生原因。
通过对大气动力学的研究，我们可以更好地保护我们的社会和环境，预警自然灾害。
二、海洋动力学研究海洋动力学是研究海洋运动和洋流的科学，它主要关注的是海洋中的流体运动和变化。
海洋是一个复杂的系统，它直接影响着地球的气候和生态系统。
海洋动力学的研究可以帮助我们了解海洋中各种现象的发生原因，如海流、海浪、潮汐等等。
一些非常重要的海洋现象是由海洋动力学所控制的。
例如，地球上的大气循环系统中，海洋扮演了至关重要的角色。
深海流和暖流的流动是影响地球气候变化的重要因素，因此，了解海洋动力学，可以提供更准确的气候模拟和预测。
三、海洋和大气动力学的应用海洋和大气动力学对气候预测和天气预报的重要性已经得到越来越多的认可。
通过这些学科，人们可以更好地理解海洋和大气系统中的运动和变化，进而提供更精确的预测和推测。
同时，在气候变化和海洋生态系统管理等方面，这些学科也发挥着重要作用。
例如，在了解海洋和大气系统的运动和变化方面，可以帮助我们更好地预测自然灾害，如飓风和超级台风。
大气动力学原理及应用研究
大气动力学原理及应用研究随着科技的发展和人类对自然环境的认知深入逐步加深，大气动力学原理在空气动力学、气象学、飞行器设计等众多领域中得到了广泛应用。
大气动力学原理主要研究风场、气压场以及空气浓度等信息对流体运动的影响规律，是数学、物理学、气象学等各学科的综合体。
本文将对大气动力学原理及其应用研究进行探讨。
一、大气动力学原理的基本概念正如上文所提到的，大气动力学原理是研究风、气压等信息对流体运动的影响规律，因此，我们需要了解风、气压等概念。
风是指空气相对于地面运动的大气运动，其方向和大小可以通过气压差来描述。
气压是指单位面积上空气所施加的压力，如同水平面上液体的压力一样。
气压是确定风向、风速以及大气运动的重要物理量。
在地球表面上，气压随高度的变化而不同，而气体又因为其压缩性能随压强的变化而容易发生受迫对流运动。
这些因素使得大气动力学原理研究起来非常复杂，因此需要结合数学和计算机模拟等手段进行深入研究。
二、大气动力学原理的研究方法和应用领域研究大气动力学原理的常用方法包括实验、理论研究和数值模拟等。
实验方法主要是通过实际地面气象观测、天文观测等手段，获取气象数据进行分析研究；理论研究则是通过数学、物理等学科的理论推演，建立运动方程，研究大气运动规律。
数值模拟则是结合计算机的双向处理能力，以计算机程序为手段对大气运动进行模拟研究。
大气动力学原理的应用领域非常广泛。
其中最为重要的是气象学和空气动力学。
在气象学中，大气动力学原理可用于预测天气，分析和研究气候和气象灾害等；在空气动力学中，大气动力学原理可应用于飞行器的设计、气动力测试等。
三、大气动力学原理在飞行器设计中的应用大气动力学原理在飞行器设计中的应用非常关键。
飞行器的构造和性能直接影响其飞行性能，而飞行器的飞行性能则与其在空气中运动状态有关。
因此，以大气动力学为基础的飞行器设计是实现高效、安全、稳定飞行的必要条件。
在飞行器设计中，大气动力学应用最广的是风洞试验。
大气科学与空气动力学揭示空气流动的力学原理与应用
大气科学与空气动力学揭示空气流动的力学原理与应用大气科学是研究地球大气层中各种气象现象的学科，而空气动力学则是研究空气在流动过程中的力学原理和应用的学科。
它们都紧密地联系在一起，共同揭示了空气流动的力学原理与应用。
一、大气科学的基本概念与研究方法大气科学旨在研究地球大气层中各种气象现象的生成、发展和演变规律。
这些气象现象包括气温、气压、湿度、云量、风向等。
为了更好地了解和预测天气现象，大气科学的研究方法包括观测、实验和模拟等。
通过观测天气要素的变化情况，科学家可以获得数据并进行分析，以揭示气象现象的规律性。
实验则可以通过人工控制条件来模拟真实的大气环境，以便进行更深入的研究。
模拟是将观测数据和实验结果结合起来，通过数学模型对天气现象进行模拟，以获得更准确的预测结果。
二、空气动力学的基本原理空气动力学是研究空气在流动过程中的力学原理和应用的学科。
在空气动力学中，流体力学的基本方程是流体力学研究的基础。
这些方程包括连续方程、动量方程和能量方程。
连续方程描述了流体在流动过程中质量守恒的原理，动量方程描述了流体在流动过程中动量守恒的原理，而能量方程描述了流体在流动过程中能量守恒的原理。
这些方程可以帮助科学家们理解和预测空气流动的规律性，从而应用于气象学、航空航天学、风力发电等领域。
三、空气流动的力学原理空气流动的力学原理涉及到空气在不同压力条件下的流动行为。
空气会从高压区流向低压区，形成风。
风的产生是由于地球表面的不均匀加热引起的。
当太阳辐射到地球表面时，不同地区的温度差异造成了空气的密度差异，从而形成气压差，空气就会在高压和低压之间流动。
此外，地球自转也会影响空气流动，形成地转偏向力，使得风在水平方向上出现偏转。
四、空气流动的应用空气流动在很多领域都有着广泛的应用。
在气象学中，通过研究空气流动的规律性，可以预测和解释天气现象，为人们的生活和生产提供准确的气象信息。
在航空航天学中，空气流动的原理被应用于设计和改进飞机的气动外形，以改善飞机的飞行性能和舒适度。
大气动力学模型在大气工程中的应用研究
大气动力学模型在大气工程中的应用研究随着人类社会的发展和进步，气象对于各个行业的重要性也日益突出。
尤其是在大气工程领域，准确的气象预报和大气环境模拟对于项目的实施和管理至关重要。
在这方面，大气动力学模型作为一种研究和预测大气运动的数值模拟方法，发挥着重要的作用。
大气动力学模型是利用计算机数值方法，根据大气运动的基本方程组来模拟大气动力学过程的一种模型。
通过建立和求解这些方程，可以预测大气的风场、温度场等运动特征，为大气工程提供重要的科学依据。
在大气动力学模型中，常用的数值方法有有限差分法、有限体积法和有限元法等。
大气动力学模型的应用范围十分广泛。
首先，在建筑和城市规划方面，大气动力学模型可以模拟并预测高楼大厦周围的风场分布，为高层建筑的设计和施工提供科学依据。
此外，它还可以评估城市周边区域的气象环境质量，指导城市规划和环境保护工作。
其次，在能源领域，大气动力学模型也具有广泛的应用价值。
通过模拟大气流场的运动特性，可以精确预测风力发电和太阳能发电的可行性和效益。
这对于选择风电场和光伏发电场的布局位置以及项目的运营和管理至关重要。
再次，大气动力学模型在气象灾害预警和防护方面也发挥着重要作用。
通过模拟大气环流、降雨和暴雨过程等，可以预测洪水、飓风、干旱等气象灾害的发生概率和预警时间，提前采取相应的措施，减少灾害带来的损失。
此外，大气动力学模型还在多个领域中得到了应用。
在交通运输领域，它可以预测风速和风向，为飞行器、飞行器发射和船舶等自由飞行器的安全运行提供决策依据。
在环境保护领域，大气动力学模型可以模拟空气污染物的扩散和传播特征，为制定环境政策和管理方案提供科学依据。
在农林业生产领域，大气动力学模型可以帮助确定最佳的田间作业时机，优化农作物的生产管理。
然而，虽然大气动力学模型在大气工程中具有重要的应用价值，但也面临许多挑战。
首先，由于大气运动的复杂性和不确定性，模型的精度和可靠性仍然有待提高。
其次，由于计算复杂和数值稳定性的限制，模型的计算效率还不够高。
大气科学中的大气动力学与风力资源评估
大气科学中的大气动力学与风力资源评估在我们生活的地球大气中，存在着一系列复杂而又奇妙的现象和过程。
其中，大气动力学作为大气科学的重要分支，对于理解大气的运动规律和特性起着关键作用。
而风力资源评估则是将大气动力学的知识应用于实际，为可持续能源的开发和利用提供有力支持。
大气动力学主要研究大气中的各种动力过程，包括大气的流动、热力结构以及它们之间的相互作用。
简单来说，它就是要弄清楚大气为什么会这样运动，以及这些运动又会带来怎样的影响。
想象一下，大气就像一个巨大的流体系统，受到多种力量的驱动和影响。
太阳辐射是其中一个重要的因素。
太阳的能量照射到地球表面，使得不同地区的温度产生差异。
温暖的空气膨胀上升，而较冷的空气则下沉补充，这就形成了大气的垂直运动。
同时，地球的自转也对大气运动产生了深远的影响。
由于地球自转而产生的科里奥利力，使得大气在水平方向上的运动发生偏转，形成了我们常见的气旋和反气旋等天气系统。
大气的流动并非是无序的，而是遵循着一定的物理规律。
这些规律可以用数学方程来描述，例如纳维斯托克斯方程。
通过求解这些方程，科学家们能够对大气的运动进行模拟和预测。
但由于大气系统的复杂性，实际的大气运动往往比理论模型要复杂得多，还需要考虑地形、海陆分布、大气中的水汽含量等多种因素的影响。
接下来，让我们把目光转向风力资源评估。
风力资源评估的目的是确定一个地区的风力状况是否适合开发风力发电等能源利用项目。
这可不是一件简单的事情，需要综合考虑多个方面的因素。
首先，要对当地的风速和风向进行长期的观测和统计。
这就需要在特定的地点设置气象观测站，收集大量的数据。
通过对这些数据的分析，可以了解风速和风向的季节变化、日变化等规律。
其次，地形和地貌也会对风力产生重要影响。
比如，在山脉的迎风坡，由于地形的抬升作用，风速往往会增大；而在山谷等地形较为封闭的区域，风速则可能相对较小。
此外，建筑物、森林等障碍物也会削弱风力。
大气动力学的知识在风力资源评估中发挥着至关重要的作用。
电动力系绳离轨系统关键技术简析
航天器环境工程 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING
Vol. 37, No. 4 323
E-mail: htqhjgc@
Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544
道（LEO）的商业发射次数越来越多，但同时产生了 大量的空间碎片，占据了宝贵的轨道资源，对在轨 航天器安全构成很大威胁，因此清除空间碎片成为 重要的航天任务之一。空间碎片是指在地球轨道上 任何失去价值的人造物体，主要包括无效航天器、 废弃的运载火箭上面级/末级、解体的航天器碎片以及
1 电动力系绳系统国内外研究概述
Abstract: The deterioration of the space environment due to the increasing number of space debris calls for the development of low-cost and high-efficiency methods for deorbiting the space debris. One of the passive technologies for removing the space debris in the low Earth orbit, namely, the electrodynamic tether system, is analyzed in this paper. The research progress of the electrodynamic tether system in China and other countries is reviewed firstly. Then the dynamics and the control, as well as the design of the deorbiting device and the prediction of the deorbiting time of the electrodynamic tether system are discussed. The development of the deorbiting technology with the electrodynamic tether is prospected in the end.
大气环流动力学研究进展
大气环流动力学研究进展大气环流动力学是研究大气运动规律及其产生的物理机制和特征的一门科学。
随着人们对气候变化和天气预报需求的不断增加，大气环流动力学的研究已成为一个热点领域。
本文将介绍最新的大气环流动力学研究进展。
一、大气环流动力学概述大气环流动力学是气象学中的重要分支，它主要研究大气的运动规律，包括大气的垂直运动和水平运动，以及它们之间的相互作用。
在大气环流中，物理量的变化往往是非常复杂的，需要建立合理的数学模型和物理机制。
大气环流会受到地球自转和地形等因素的影响。
根据这些影响，大气环流可以被划分为不同的层次。
例如，大气含氮量较少的层次部分受到自转影响非常小，可以看作是“静止的”，这一层次部分的大气运动以大气温度梯度为主，称作“对流层”。
而高层大气则远离地球表面，在运动中被地球自转所影响，以东西方向为主，称作“平流层”。
二、大气环流中的数学模型大气环流动力学的研究需要建立合理的数学模型。
大气环流运动的基本方程式是质量守恒、动量守恒和热力学守恒方程，常用的数值扰动方法是有限差分法。
利用这些数学工具，研究人员可以建立计算模型，分析和预测大气环流的运动规律，并通过模拟实验和原始数据的对比来验证模型的可靠性。
三、大气环流中的重要现象大气环流动力学的研究中，许多现象都非常重要。
其中一些是常见的气象现象，例如风暴、风和云等。
而一些现象则是相对较新的，但也具有巨大的研究意义。
1. 暖池现象暖池现象指的是热带太平洋中的水温异常升高现象。
该现象的出现通常与厄尔尼诺现象有关，这也是导致全球气候变化的一个重要因素。
2. 太阳风现象太阳风是太阳表面发生的大尺度喷发和迸发产生的带电粒子流。
这些带电粒子可以影响地球磁层和大气层的运动，造成电离层异常增厚和天气异常变化等现象。
四、新进展近年来，随着计算机技术和数学方法的不断发展，大气环流动力学的研究也在不断深入。
以下是最新的一些进展：1. 基于机器学习的大气环流预测方法使用机器学习技术可以构建高效的大气环流预测模型。
大气动力学研究
大气动力学研究大气动力学是研究大气的物理现象和运动规律的学科，也是气象学的重要分支。
在现代气象学中，大气动力学被广泛应用于天气预报、气象灾害预警和气候预测等方面，成为了气象学中的重要基础理论。
一、大气动力学的基本概念大气动力学主要研究大气中的物理过程和运动过程。
其中，物理过程主要包括辐射传输、热力学和水文过程等；而运动过程又可以分为大尺度环流和小尺度湍流两个方面。
辐射传输是指太阳和地球之间的辐射作用，包括紫外线、可见光、红外线和微波辐射等。
大气中的辐射传输非常复杂，因为不同波长的辐射在大气中的传输过程不同。
热力学过程是指大气中的温度、压强和密度等物理量的变化过程。
大气中的热力学过程主要受到太阳辐射和地表辐射的影响，同时还受到大气中的水汽、氧气和二氧化碳等物质的调节。
水文过程是指大气中水汽、云和降水等的形成和分布过程。
水汽是大气中最重要的温室气体之一，它会影响大气中的热平衡和湍流运动。
云和降水对大气的水平衡和能量平衡都有着重要的作用。
大尺度环流是指大气中的风、气压、温度和湿度等物理量随纬度和经度的变化规律。
大气中的环流主要是由于地球自转引起的科氏力和气压梯度力的作用。
这些力在全球范围内形成了三个主要的环流带，即赤道低压带、两极高压带和中纬度带。
小尺度湍流是指大气中的气流和涡旋等微观现象。
这些现象一般发生在大气中较小的空间尺度内，例如山谷、河流、湖泊和城市等地方。
湍流运动会对大气的混合和扩散等过程产生影响。
二、大气动力学的研究方法大气动力学的研究方法主要包括理论模型、观测实验和数值模拟等。
其中，理论模型是建立在物理定律和数学模型基础上的理论框架，可以用来解释和预测大气中的物理和运动过程。
观测实验是指通过观测大气中的物理量来验证理论模型的正确性。
观测实验可以通过航空、卫星和地面观测等方式进行。
数值模拟是利用计算机和数值算法对大气的物理过程和运动过程进行模拟和预测。
数值模拟可以帮助气象学家更好地理解大气的物理机制和运动规律，同时也可以用于天气预报和气候预测等应用。
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中图分类 号 ： Ｈ１ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 引言
绳 系 卫 星系 统 （ｅｈｒｄ ａ ｌｔＳ ｓ ｍ， Ｔｔｅｅ ｔｌｅ ｙｔ 简称 Ｔ Ｓ是 指用 一 Ｓ ｅ ｉ ｅ Ｓ）
刚性的均质杆 ；４ 大气阻力只考虑与卫 星飞行速度反向的分量。 （） 大气密度只是高度的函数。
★来稿 日期 ：０ １０ — ０ ★基金项 目： ２ １－ ６ ２ 中英高校科研合作项 目（ Ｈ Ｎ — Ｃ Ｉ Ａ ＵＫＳ Ｉ Ｎ ＥＮ Ｔ Ｒ Ｓ Ｃ Ｅ Ｃ Ｅ ＷＯ Ｋ ）
第 ４期
周迎春 等 ： 大气环境 下的 电动 力绳 索的动力 学分析
１９ ９
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式中： 电磁力 和大气阻力 ；一相应的虚位移。 卜 尺
２ ． 系统 的 总动 能 ．１ ３
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（ １ ）
其控制 的问题 ， 该文献 中研究 的母星运行 在 １０ ｋ ０ ０ ｍ以上 的高 ２３利 用拉格 朗 日方法建 立 Ｅ Ｔ的动力学 模型 ． Ｄ 堕 度， 此处的大气相当稀薄 ， 完全可以忽略其对整个系的影响。 朱仁 ｆ 拉格朗 日方程的形式为： ｄ Ｉ ｉ 式 （ ） 拉格朗 日函数 ｔ 一 ， ／ ３ 中， ￣ 璋考虑了大气阻力对 Ｔ Ｓ系统轨道保持阶段 的影响， Ｓ 认为在绳索 Ｌ Ｋ Ｐ Ｋ 为 系统 的动 能 ， 系 统 ＝ Ｐ为 伸展后的约 ２ ｈ内 ， ０ 绳索在纵向出现不稳定的振动 。 的势能 ，． ｑ为系统的广义坐标 ， 这里代表平面内角 ０ ， ． ２Ｑ 为系统 的
所 利 前景 。此外还可以将负载送入新轨道或卫星回收 ， 以及利用电动 道 角 ；厂 系统 在 轨道 面 内 的摆 角 。如 图 ２ 示 ， 用 描述 运 动 物 体姿态 的欧拉角 ， 从地心惯性坐标系到绳索主轴坐标 系的变换 可 力绳索发 电实现太空站轨道 的维持 等 。无论是关 于 Ｔ Ｓ Ｓ 还是
＼ 一 等：
（ ２ ）
（ ３ ）
２建模
２１建 立数学模 型的前提假 设 ．
在研究 Ｅ Ｔ的动力学特性之前 ， Ｄ 我们先做下 面几点假设 ： （） １假设地球是 中心引力场 ， 干扰力除地球 中心引力和绳索电动 力外 ， 还考虑 了绳索在太空环境 中所承受的大气 阻力 ；２ 系统 的 （） 质心近似地位 于母星的质心上。 母星被限制在赤道平面的圆轨道 上， 做开普勒运动 ；３地球磁场采用非倾斜偶极子模型。绳索是 （）
所示 ， 系统在某个 时刻 ｔ 的状态 Ｄ ｎｍ ｃ ｅｈｒ简称 Ｅ Ｔ 。 Ｄ ｙ ａ ｉＴ ｔｅ， Ｄ ）Ｅ Ｔ属于低轨道卫星 ， 在研究低空大 标系和绳索主轴坐标系。如图 １ 可 以用参数 ｒ０， 来表示。图中 ： 母星到地心的距离 ；厂 轨 ， ０ 广＿ 气的物理特性和空间探测方面体现出独特 的优点和广阔的应用
在式 （５ 中， １ ） 下标 （ ）（ ）（ ）（ ）（ ） １ 、２ 、３ 、４ 、５ 分别表示表示系统
的惯性 力矩 ， 母星绕地球旋转引起的陀螺力矩 ， 系统受到的重力
中 ， Ｍ，ＯＰ＝ ， 同文 献ｐ占 是一 致 的 。 令 Ｆ ， ０则 壁果
梯度力矩 ， 系统受到的电磁力矩以及系统收到的大气阻力 。上式
机 械 设 计 与 制 造
ｌ ９８
文 章 编 号 ：０ １３ ９ （０ ２ ０ — １８ ０ １０ — ９ ｈｉ ｅ ｙ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｓｇ
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Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 ４期 ２１ ０ ２年 ４月
大气环境 下的电动 力绳 索的动 力学分析 术
＿ 条又长 又细 的绳索将子卫星与母卫星系连在一起运动的系统ｌ ２２ 建立数 学模型用 到的坐标 系及相互转 化关 系 ｌ １ 。 假设 Ｏ （ Ｏ． 和 ｏ￣ 分 别表示地心惯性坐标系 、 ＪＹ， Ｘ ｘｙ Ｙ ２ 卫星坐 当绳索导电时 ，整个系统变成为一种电动力绳系系统 （ ｌ ｔ — Ｅｅ ｒ ｃｏ
Ｅ Ｔ的参考 文献都有很多 ， Ｄ 国外一些科研人 民员［ ４ １ 建立了运行在 赤道平面的 Ｅ Ｔ二维模型并研究 了系统的平衡点之 间的转移及 Ｄ
『 ｓ Ｉ ２ ｉ ０＋２ ０］ 屯］ｆｏ（ ＋ ）ｓ （ｌ０） 『 ｃ ０ｏ ｎ 』１
以 述为 ｌＪ－ｎ ２ｃ（＋ ） １ 表 ： ＩｉＯ０ ｏＯ ０ｌ 【＝ ｌ ｓ（＋ ） ｓ。 ｋ 【 ｌ
周迎春 刊、 国 启
（ 方工业大 学 机 电工程 学院 ， 北 北京 １ ０ ４ ） ０ １４
Ｔｈ ｙ ａ ｃ ａ ａｙ ｉ ｆ Ｉｃ ｒ — ｙ ａ ｉ ｔ ｅ ｎ ｅ ｔ ｓ ｈ ｒ ｎ ｉ ｎ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｎ ｌｓｓｏ ｅ ｔＯ ｄ ｎ ｍ ｃｔ ｈ ｒｕ ｄ ｒ ｍｏ ｐ ｅ ｉ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ｅ ａ ｃ ｏ ｎ
３ Ｅ Ｔ的数值仿真及稳定性分析 Ｄ