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內引型陀螺運動及其應用之研究

摘要

本论文报告近来所发现的内引型陀螺运动现象相关内容,及应用于卫星姿态控制方面的问题.比较二者,陀螺运动乃外激型是旋转刚体受到外力时,产生同时垂直外力与原角动量方向的角动量变化量所做的旋转运动,而内引型陀螺运动则需以内在的扭力产生器引发.内引型陀螺运动作用时,其系统角动量守恒而其动态模式可从包含扭力轮的尤拉旋转动力模式推导得之.激发此运动首先利用扭力轮改变刚体旋转速度,使其系统角动量向量的投影落在垂直扭力轮旋转轴的平面的特定象限.此时扭力轮旋转轴亦是刚体主转动惯量座标轴将自动旋转并逐渐与系统角动量向量重合,使得原来是翻滚的刚体单绕座标轴旋转.此频似陀螺运动的效应,乃是旋转刚体依角动量动力与角动量守恒的内引自发性运动,并不需要外力的作用.在卫星姿态控制上,当卫星有平转或翻滚现象时,利用此运动现象使卫星作单轴旋辕再以扭力轮吸收卫星之旋转并恢复姿态.所附案例说明内引型陀螺运动应用方法与结果.

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