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角动量在航天器上的应用
2022/02/09
IP:广东
摘要:航天器上的神奇动量轮

kc新成员发的第一篇文章,作者是初中生,可能会有点并不严谨,请指出。

角动量的公式为L=r*p r为圆周半径,p为动量,角动量方向垂直于轴心

在航天器的对姿态控制中可以用两种方式(磁矩光压不算入内),分别是轨道姿态控制发动机rcs和动量轮

第一种动量轮(图放不出来)图大概是以xyz轴为轴心的三个飞轮

设想在一个电机上装一个飞轮放在太空中,因为没有外来力矩,角动量是守恒的设飞轮的角动量为L1=2m*v1m/s*1kg L2=1m*v2m/s*1kg 因为L1+L2=0且方向相反 ,所以v2=-2v1,也就是说电机和飞轮旋转的方向相反这就是第一种动量轮的原理适用于望远镜等细微调节。

另一种动量轮和陀螺仪的原理相通

在飞轮旋转时因为向心力F会产生一个力矩F*r r仍然是圆周的半径,力矩方向和角动量同样垂直于轴心,因为力矩也是守恒的,所以转动飞轮就能获得相应的力矩这种动量轮只需要两个就够了,一个的话因为其不停的旋转会想动量轮1样使飞船转动。

两种动量轮也面临这一个问题:因为在外来力的作用下飞船会为了稳定姿态飞轮会越转越快,直到超过电机的最高转速,这就是动量轮的饱和问题,因此可以在动量轮减速时产生相反力时用rcs来维持姿态or多装一组动量轮来稳定姿态。

陀螺仪

同样也利用了角动量,在理想状态下陀螺仪的自转轴的方向不变,航天器的一切姿态不改变其自转轴,也就是正好和动量轮相反。飞船姿态通过观察陀螺仪的相对姿态计算。但是现实中存在摩擦力,使的陀螺仪自转轴会偏转,所以飞机在每次起飞前都会校准陀螺仪。

最后感谢国外大佬Scott Manley的视频帮助此为原视频链接XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX



来自:
航天技术
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1
4年9个月前IP:北京
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1楼

膜拜收藏

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4年8个月前IP:广东
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2楼

谢谢肯定

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4年8个月前IP:四川
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3楼

欢迎新人

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4年8个月前IP:江西
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4楼

可以,Scoot Manley有挺多好视频的

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