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反作用飞轮


随着卫星技术不断的发展,卫星的功能越来越强大,卫星上的有效载荷对姿控系统也提出了越来越高的要求。由于卫星瞬时视场都较小,为了提高分辨率和地面覆盖率,增大监测范围,要求卫星具有侧摆能力,从而能够进行快速姿态机动。卫星快速姿态机动控制系统,关系到卫星能否快速地机动到目标姿态和卫星能否实现预定功能,是卫星姿态控制系统必不可少的组成部分。为了满足这种要求,对于中高轨道的航天器来说,越来越多地采用了飞轮三轴姿态稳定系统。
 
飞轮三轴姿态稳定系统的工作原理就是动量矩定理,即航天器的总动量矩矢量对时间的导数等于作用在航天器上外力矩矢量之和。由于飞轮是以内力矩作为控制力矩,所以当外力矩矢量和为零时,航天器总动量矩守恒。于是通过改变飞轮的动量矩矢量,就可以吸收航天器其余部分多余的动量矩矢量,从而达到航天器姿态控制的目的。因此,飞轮姿态控制系统也通称为动量交换系统,飞轮也可称为动量矩储存器。
 
飞轮系统具有以下几方面的优点:
(1)飞轮可以给出较精确的连续变化的控制力矩,可以进行线性控制,因此飞轮的控制精度高,而且姿态误差速率也小。
(2)飞轮所需要的能源是电能,可以不断通过太阳能电池在轨得到补充,因而适合于长寿命工作。
(3)飞轮控制系统特别适合于克服周期性扰动,而中高轨道卫星所受的扰动基本上是周期性的。
(4)飞轮控制系统能够避免热气推力器对光学仪器的污染。

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