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卫星轨道范文1
关键词：航天器；轨道发射；卫星
中图分类号：V412.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0248-01
1 现代航天发射卫星的基本原理
现代航天器发射基本采用三级运载火箭方式，其中一级火箭可以在发射后120至160秒的时间内将二级＼三级火箭以及卫星（以下简称航天组合体）推送出大气层，然后与航天组合体脱离，昂贵的一级火箭坠落大海成为残骸。
2 存在的主要问题
以5号运载火箭为例，火箭总重834吨，一级火箭重784吨，占总发射重量的90%以上；而火箭最大任务载荷仅有23吨。由于发射方式的低效，导致发射卫星非常昂贵；低轨道小型卫星的发射费用在2000万美元以上，高轨道大型卫星的发射费用则可达到数亿美元，其中一级火箭可占到总发射费用的80%以上。美国SpaceX公司“猎鹰9号”火箭的制造成本高达6000万美元，燃料成本仅为20万美元。通常太空公司的每一次发射任务，都需要花费数千万美元生产全新火箭。如果能找到一种廉价可靠的发射方式替代目前的三级运载火箭中的第一级，将为人类开辟进入太空的捷径。
3 美国人的解决思路
美国SpaceX公司提出了一级火箭在完成发射任务后通过动态控制成功落回地面的回收技术，希望能达到一级火箭安全回收的目的，然后只需对一级火箭进行翻修，重复灌入燃料，即可执行多次发射任务，从而大大降低火箭的发射成本。但究竟能降低多少成本呢？且不说火箭回收是一件高风险的任务。从理论上讲，“猎鹰9号”在飞行时经历了大幅的温度变化，而且要承受极高的压力和振动等环境中的诸多极端因素的影响。这些因素都会对火箭本身造成磨损，所以，回收之后的火箭或许需要进行维修和更新，才能再次执行发射任务。翻修火箭引擎往往成本高昂。如果翻修时间太长，SpaceX就无法频繁地发射。从以往航天发射案例中也可看到翻修成本是航天飞机成本高昂的主要原因之一。航天飞机使用巨大的一次性燃料箱和两个可以重复使用的火箭助推器完成发射。一旦完成太空任务，航天飞机可以像飞机一样在返回地面。航天飞机的可反复使用设计是为了节约资金，因为除了外部燃料箱外，其他的组件都可以反复使用。“可惜的是，并没有达到预期效果。”美国宇航局委员会成员兼航前天飞机项目主管维恩・海勒（Wayne Hale）表示，“这是一台极其复杂的设备，需要进行大量翻修才能再次升空。”航天飞机的主要引擎经过几次发射之后必须更换。这种飞行器还需要在两次任务之间展开许多检修。另外，在从海洋中回收之后，其火箭助推器也需要不断更新，而且每次都要使用新的外部燃料箱。总体而言，这将把每次发射任务的成本推升到4.5亿至15亿美元之间。
4 利用轨道发射卫星的基本设想
解决卫星发射的最重要的是能否不使用一级火箭，由一种方式将航天组合体加速到一定的高度和速度。
本文认为可以采用现代航母电磁弹射飞机的思路，在长距离轨道上运行装载航天组合体的列车以常规动力先将航天组合体加速到一定的速度和高度，在轨道末端航天组合体的运载火箭点火，与发射轨道脱离，进入太空；运载列车反向刹车，逐步返回发射起点。
具体方式如下：
（1）在一座海拔6000米以上的高山内修建一个长达100km的斜坡隧道，内部铺上轨道，轨道末端敞口于山体反斜面，轨道仰角可达60度，见图1。
（2）航天组合体先由发射列车采用电磁推力或航空发动机以5g到6g均匀加速，在轨道末端，火箭点火脱离轨道进入太空。由于轨道长达100km，发射列车可获得近57秒的运行时间，航天组合体可获得3400m/s的初始速度和6000m左右的初始高度，这样只需两级火箭就可将卫星送入地球轨道。
5 基本理论计算
根据齐奥尔科夫斯基的理想火箭推进公式
V-V0=Vtln（m0/mk）
式中V为火箭在喷射完全部可喷射物质时的瞬间速度，V0为火箭起飞速度，Vt为火箭发动机喷口气体喷射速度，mk为火箭结构质量，m0为火箭结构质量+全部可喷射物质。
现代火箭发射时，由于V0=0，在现代技术条件约束下火箭发动机喷口气体喷射速度Vt可视为常数，因此要想获得更大的飞行速度，只能依靠更大的m0/mk之比。
已知第一宇宙速度为7900m/s，设Vt为3000m/s；当V0=0时，要求ln（m0/mk）>=（7.9/3），火箭才能达到第一宇宙速度。此时不难计算出m0/mk要达到14以上。
如果V0=3400m/s，则ln（m0/mk）>=（（7.9-3.4）/3），此时m0/mk只要达到4.5以上，就可使火箭达到第一宇宙速度。如果换算到发射23吨的卫星，则火箭总重只需达到120吨即可。
6 风险与优点
6.1 风险
6.1.1 l射列车的动力问题
发射列车的推动方式可以选择的方式包括航空发动机推送或电磁弹射为基本方式，现代双发重型战斗机的重量大约是45吨以上，航空发动机可以产生使其达到7～8g加速度的推力，考虑到航天组合体的总重可达120吨以上，载荷可达20吨以上，因此使用4-6个航空发动机作为基本推力是适合的。电磁弹射的优点是不用装载燃油，电能更加便宜且不产生污染，但长距离电磁弹射技术较为复杂，近期难以成熟。
6.1.2 发射列车的运行方式
发射列车的运行方式较为复杂，由于发射列车运行的末期速度高达10马赫，因此如何保证发射列车在轨道上的平稳运行是发射成功的关键。磁悬浮技术可能是解决问题的一个理想方案。
6.1.3 高速运动中的火箭发射技术
由于火箭在隧道内高速奔驰时，最高速度可达10马赫，此时火箭会受到巨大的空气阻力，可以通过密封隧道并抽成近似真空解决此问题；但在火箭从隧道口脱离轨道时，仍然会遇到巨大的空气阻力，如何克服这一阻力是轨道发射卫星必需解决的难题。
6.2 优点与前景
采用轨道助推发射火箭的方式将完全取消一级运载火箭，没有火箭回收和翻新火箭的费用和风险。发射列车在脱离火箭后制动刹车，可在完整安全回收后多次使用，加上推进动力使用电力或燃油动力，因此发射费用低廉。
发射准备工作快，一次发射完毕后，只要检查轨道和发射列车的技术状态正常就可以进行下一次航天发射。相信在克服具体工程难题后，这一发射方式将成为今后卫星发射的主要方式。
如果以轨道发射卫星的方式得以实现，人类将进入大规模开发太空的时代，发射卫星费用将大幅降低，建设新一代空间站甚至太空城都将成为可能；太空旅游也将不再是极少数富豪的专利，普通人花个几十万完成一次太空旅行将成为可能；在太空中组装前往月球、火星探险的庞大飞船也将不再是难事。
参考文献
[1]方群，李国新.航天飞行动力学[J].西北工业大学出版社，2015.
卫星轨道范文2
这些卫星的“路”，有的已经十分拥挤。以交通最为“繁忙”的地球静止轨道为例，沿着赤道大约往上36000公里，200多颗功能各异的卫星（主要是通讯卫星和气象卫星）以与地球自转相同的角速度环绕地球运动――像一串珍珠，整齐划一地朝着同一个方向运行。
大多数的“路”则会显得“落寞”一些，可能在几十万公里的环地圆周线上，只有一颗卫星或航天器在匆忙赶路。
自从1957年，前苏联发射了人类历史上的第一颗人造卫星以来，已经有6000多颗卫星被人类送上了太空。而根据NASA（美国国家航空和航天管理局）的报告，目前大约还有3000颗在轨运行。
52年过去了，它们一直相安无事地在各自的轨道上运行，直到今年2月中旬，一次偶然的美俄太空卫星相撞事故，才让人们意识到，地球上空的卫星交通存在隐忧。
此前，人们认为，与浩瀚的太空相比，航天器有如尘埃，卫星相撞概率极低。 “用美国人原来说过的话，2万年也不会撞上一次！” 北京大学地球与空间科学学院教授焦维新说。
卫星也“死亡”
对于2月的太空首次“车祸”事故，让很多人都感到纳闷的是，为什么退役的卫星还可以继续在太空中游弋。
在上世纪90年代以前，人们经常可以听到消息，科学家发射了卫星并回收了它。但随着通讯技术的进步，现在，返回式卫星已经非常罕见了。
事实上，即便在返回式卫星的当打之年，绝大多数卫星也是不回收的。据焦维新介绍，返回式卫星仅限于运行高度在300公里左右的超低地球轨道上的卫星。在这个高度，大气阻力相对比较大，因此航天器为数并不多，只有少量载人航天器和应用卫星，且运行时间也不长，如果没有自带动力系统，通常续航时间不会超过1周。
大名鼎鼎的由16个发达国家联合参与建造的国际空间站，便在这个高度上运行，它之所以能持续在这个高度环绕地球，是因为每过一段时间，它就会提升高度。
除了返回式卫星和载人航天器之外，科学家目前并不回收其他卫星或航天器。
除了超低轨道卫星外，世界上绝大多数的低轨道人造卫星均在轨道高度为700～2000公里之间的区间运行，极轨气象卫星、资源卫星、海洋卫星、低轨小型通信卫星等应用卫星在这里“占山为王”，抢占自己的“路权”。
这些卫星，都有自己的服役年限。卫星“退休”后，虽然没有国际太空法的约束，但通行的国际惯例是，让其减速自行陨落。
不过，减速需要耗费燃料，且缩短了卫星的服役寿命，在商业利益的驱动下，有相当多的卫星均不惜耗尽动力系统，然后，变成一具“死尸”在太空中飘浮，在相当长时间内环绕地球做着圆周运动。
据美国关注科学家联盟组织2007年的统计，太空中各种死亡的航天器几乎是在役航天器的3倍。
卫星会“追尾”吗？
做出2万年不会相撞预测的美国人，显然低估了这些死亡航天器的威胁。从1957年首发卫星，仅仅过去52年，人类就遇到了第一次卫星相撞。
死亡航天器确实提高了航天器之间相撞的几率，如果非要按2万年和52年相比，提高的比率竟是高达400倍。
“造成卫星偏轨的原因，最主要的有两个，首先是在大气层的阻力，卫星可能会因此减速，降低轨道乃至偏离轨道;其次，地球并非一个完美的球体，卫星在地球这个非球对称重力地场的作用下，会发生轨道平面的‘进动’。”焦维新说。
所谓“进动”，简单地说，就是卫星轨道平面绕地球中心旋转。
事实上，人类正是利用了这种卫星的进动原理，在太阳同步卫星上安装了太阳能电池帆板。由于卫星轨道每日相对匀速进动，使得卫星总以一定的角度面向太阳，太阳帆板可以做成半固定式的。这样，既可以获得充分动力，又减少了无谓的动力消耗。
在卫星动力充沛的情况下，卫星可以在地面指挥下，对大气阻力和进动做出适度调整，以保持其轨道稳定性，但失去动力的死卫星，则失去了这种能力，这大大提高了死亡卫星轨道的不可预测性。
再加上，由其波粒二象性所决定的，太阳光本身也有一个“光压”（即光的压力），会对航天器施加压力，虽然这种作用同样微乎其微，平时可以忽略不计，但在诸多因素经年累月的影响下，死亡卫星的轨道发生的变化，同样可以让人大吃一惊。
这些不规则运动的死亡卫星，确实对正常运行中的卫星造成了相当大威胁。
不过，也无需为这种威胁过分担心。“宇宙实在太大了，卫星登陆火星前，看到那个卫星环里密密麻麻都是陨石，以为肯定穿不过，其实走到近处稀得很，对登陆火星的障碍还是有限。” 中国科学院院士、中国月球探测首席科学家欧阳自远说。
国际协作与规范
2月的卫星相撞事故发生不久，欧盟很快在日内瓦作出表态，认为不管是在民用和军事领域，国际上的太空发达国家都应该建立起可操作的新规则。这是该组织在去年12月起草了一份相关的文件后又一次呼吁。
不过，这一缺乏实际操作建议的呼吁至今难以落到实处。
地球静止轨道是当下唯一能够得到规范的太空轨道，发射地球静止轨道卫星前必须先向同样位于联合国的国际电信联盟申请轨道位置，得到批准后才能在规定时间内发射。这主要是因为，这条轨道只有一条，且轨道上的卫星已经相当密集，光这条轨道，就有超过200颗卫星在上面运行。
在这条特殊的轨道上，卫星相对于地球是相对静止的，再加上离地面又高（约36000公里），在这个轨道上，只需要3颗卫星便可覆盖除南北极以外的全球所有领域，是通讯卫星的最佳轨道。
除了这条轨道，人类向其他轨道发射的所有卫星都是“随心所欲”，想往哪里发射就往哪里发射，想发多少就发多少。
因此有人说，目前国际太空的开发应用，人类又在走工业文明崛起初期“先污染，后治理”的道路。
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机械臂配套工具与软件
“凤凰”计划的机械臂采用“近期能演示验证的机器人前端技术”（FREND）项目开发的灵巧机械臂，以及相配套的末端执行器、握爪、钳子、锯、线剪等工具。在“凤凰”计划中，机械臂不仅要完成抓住和打开有效载荷在轨释放系统（PODs）动作，抓取“细胞卫星”，还要操作其他工具，确保在六自由度下灵活抓取并部署卫星、在指定位置安置并连接“细胞卫星”与部件、从“候选卫星”上拆卸天线并连接到“细胞卫星”上，以及在释放新卫星前对其进行系统测试。这些工具的在轨操作将通过机械臂的控制软件来实现，每个工具都需要一个软件模块来执行“服务卫星”的指挥、控制和遥控指令。同时，通过软件来完成与地面控制系统的联系，不仅要验证机械臂完成机械动作情况，而且还要为地面采取补救措施提供足够信息。
需要解决的难题有：（1）对验证想定过程中发生的在轨意外情况和事件做出反应的能力；（2）工具全部展开和收缩时的物理尺寸； （3）抓握不同形状退役卫星支撑点的能力；（4）抓握和切割不同形状与支撑点天线的能力；（5）天线支撑结构的布线和热密封；（6）对不同强度天线/结构支架、不同尺寸天线/卫星的握力要求能力；（7）天线被切割后持续抓住天线支架或退役卫星的能力；（8）用最低相对速度释放切断后天线的能力；（9）完成工具捕获/装载/释放循环过程的能力；（10）减少操作过程中产生空间碎片的能力。
遥操作及相关支持软件
“凤凰”计划需要开发新的遥操作程序，以便在失重、真空及苛刻的辐射条件等空间环境中，使用机械臂将两个分离的部件通过连接件连在一起。遥操作程序与算法可以实现地面人员有效遥控“服务卫星”，防止演示验证中在轨飞行器之间的碰撞。DARPA希望“凤凰”计划能够利用现有的某些地面遥操作技术，如远程实施手术的机器人遥操作系统、海底钻井先进遥感成像系统等。
该技术需要解决的难题有：（1）由于对空间的态势感知有限，且地球静止轨道图像传输的大延迟，使得控制空间高自由度机械系统需要特殊的技术；（2）系统高性能无线射频通信能力所要求的最小且最优的传输速率。分析信息上传、视频信息下传等通信回路对人员操作的影响；（3）安全通信链路的特殊设计；（4）在远程指令连接中断情况下，在轨安全自主决策的能力；（5）为“凤凰”计划任务主管提供在地面控制整个任务过程的能力；（6）保证任务成功需要的每秒最少视频帧数。
新一代超灵活操控
为支持“凤凰”计划任务，需要探索新一代超灵活操控装置，在演示验证中对FREND机械臂加装新的装置，实现更加灵活的操控。机械臂将采用蛇形、超冗余、多冗余等多种形状臂爪，以实现最少六自由度规避障碍。机械臂上安装的相机、可见光或其他探测装置、超冗余臂爪携带的FREND工具，通过现有的FREND控制接口接受“服务卫星”指令，并将传感器数据传回“服务卫星”。
需要解决的难题有：（1）平衡可靠性、空间条件限制与超冗余机械臂成本三者间的矛盾；（2）高自由度机械臂通过逆运动学原理进行运行位置和速度转换控制；（3）机械臂可在某一模块发生故障情况下仍能顺利完成操作。
工具包/工具带
为了满足机械臂及其配套工具、PODs、潜在交会操作逼近有效载荷和高性能通信组件的需要，DARPA正在开发“服务卫星”工具带的全新概念。它与电工进行高空作业时腰部携带的工具带类似，功能是提供一个结构平台，以保证各种元件被保存在主机械臂作用范围内，包括PODs及存放其中的“细胞卫星”。工具带的设计和开发将与PODs系统的外形与操作方式直接相关。
模块化卫星（“细胞卫星”）
“凤凰”计划通过“细胞化”和“形态重构”来改善现有卫星研制中“成本-质量-性能-进度”之间的关系。其目标是尽最大可能分解卫星功能，通过采用传统和非传统制造组件的工艺进行重构，形成一个制造模块化卫星的新理念。“细胞卫星”或者是一个独立的模块子系统，或者是卫星组件（如电池、推进器），或者是一个具备独立功能的基于模块的系统。模块化的功能按照以下两种方式进行拓展：①单功能“细胞卫星”。每个“细胞卫星”具备相同的独立子系统功能，并通过集成多个单元来提高所必须的性能；②系统“细胞卫星”。每个“细胞卫星”形成一个完整的独立系统，该系统将各个必要子系统集成在一起，以通过增加集成数量不断拓展系统性能。
需要解决的难题有：（1）每个“细胞卫星”都需要一个适于抓取的支撑结构，与“服务卫星”的机械臂兼容，并可安装在候选卫星上；（2）“细胞卫星”在商业通信卫星或“服务卫星”上与PODs兼容；（3）“细胞卫星”必须在不同方位保持与天线部件结构的稳定性，能够被抓取并结合成稳定的机械体；（4）“细胞卫星”间能够共享运行状态和与整体性能相关的信息；（5）必须考虑每个“细胞卫星”获取、产生、共享达到支撑其内部各功能所必需的动力。
有效载荷在轨释放（POD）技术
“凤凰”计划开发独立的有效载荷在轨释放系统（PODs），并通过地球静止轨道商业通信卫星安全弹射，由“服务卫星”捕获，并存储在“工具带”上。PODs将是一个弹出式结构装置，能够为机械臂提供外部访问功能，以获取“细胞卫星”、机械臂工具、“服务卫星”补给燃料、备份电子元器件等部件。
需要解决的难题有：（1）具有适应不同体积对象的几何灵活性；（2）为“服务卫星”提供主动和被动导航，为定位和捕获在地球静止轨道上自主飞行的PODs提供地基跟踪能力，为规避碰撞等异常事件提供态势感知能力；（3）搭载商业通信卫星入轨，安全展开后能够正常运行；（4）具有从商业通信卫星中分离的弹射装置，且不产生空间碎片，并具有备份展开系统。
商业卫星搭载载荷分离系统研究与接口技术
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开磷集团马路坪矿在深部巷道的掘进过程中，随着掘进深度的增加，深部红页岩巷道发生大面积片帮冒顶。巷道呈现破坏特点，且巷道的破坏速度快、破坏程度也非常严重，破坏区域也较大。鉴于此，巷道开挖后应对巷道进行位移观测，寻找其位移破坏特征，为巷道支护提供依据。
1 巷道收敛位移监测方法
为了充分了解马路坪矿深部红页岩巷道开挖后围岩的变形规律，为巷道的支护参数提供理论依据，选择＋700m中段运输平巷作为试验监测地点。位移监测的仪器采用SWJ－Ⅳ位移收敛测量计，每隔50m布置一个测点，共布置4个测点。巷道掘进及采用锚网支护的第1月观测频率为1d／次；第2月观测频率为2d／次；第3月观测频率为1周／次；位移的变化非常小时便停止观测。
2 位移收敛监测结果及分析
图1～图4分别为4个测站的位移监测随时间的变化关系图。
由监测结果知：
a．巷道掘进后前10d，巷道内所建4个测站的巷道两帮位移大于顶板位移，第一测站巷道两帮位移 量 为155．3 mm，顶 板 位 移 量 为102．4mm。第二测站，巷道两帮位移量为114．6mm，顶板位移量为101．2 mm。巷道以垂直位移为主。
b．巷道掘进后10d左右，采用目前支护参数支护后，巷道位移变形同样很大。顶板最大位移量63 mm，最小位移量31 mm，平均位移量47mm；两帮最大位移量134mm，最小位移量103mm，平均位移量128mm。底鼓最大位移量272mm，最小位移量215mm，平均位移量243mm。由此可知，使用锚杆支护，巷道围岩的位移没得到有效控制。
c．巷道进行二次喷射混凝土支护后，顶板和底板的最大位移速率为38．3mm／d，最小位移速率为24．61mm／d，平均位移速率为31．45mm／d，巷道两帮的最大位移速率为15．27mm／d，最小位 移 速 率 为11．25 mm／d，平 均 位 移 速 率 为13．26mm／d；此时红页岩巷道掘进后的位移速率变化大，围岩暂时没有稳定，目前支护方式不合理。
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关键词：数值模拟；围岩；侧压系数；变形规律
Abstract： Based on the principle of finite element method，some numerical tests are conducted to analyze the deformation character of the tunnel on the condition of different lateral pressure coefficient by using finite element soft(ANSYS). Some rules of surrounding rock deformation of tunnel are discovered, which is significant for supporting designation of surrounding rock.
Key words：numerical simulation； surrounding rock ；press coefficient； deformation rules
1 引言
在地下岩石工程中，常常需要开挖各种各样断面形状的巷道（隧道）。巷道一旦开挖，原岩应力将受到开挖扰动，导致应力的重新分布，引起围岩变形，当变形到一定程度的时候甚至可能出现坍塌，这不仅威胁着人民的生命安全，而且会给国家的经济利益造成巨大损失。因此，研究和分析巷道围岩的变形规律是非常必要的，其目的就在于通过了解围岩的变形规律找出适当的支护措施限制围岩的变形和破坏，使之保持稳定。目前，巷道围岩变形的研究方法或理论主要有：现场监测、神经网络方法（ANN）、有限元法（FEM）[1]。本文采用有限元软件ANSYS对不同侧压系数作用（原岩水平应力与垂直应力的比值：λ=σh/σv）下围岩的变形进行模拟。
2 有限元的基本原理[2]
（1）首先将要分析的连续体分割成数目有限的单元，单元间只在结点处相互连结，组成单元集合以代替原来的连续体。
（2）在结点上引进等效力以代替实际作用于单元上的力。
（3）对于每个单元根据分块近似的思想，选择一个简单的函数来近似地表示位移分量的分布规律，并按弹、塑性理论中的变分原理建立单元结点力和位移之间的关系。
（4）把所有单元的这种特性关系集合起来，就得到一组以结点位移为未知量的代数方程组，由此方程组求出物体上有限个离散结点上的位移分量，进而根据物理方程和几何方程来求得单元的应力和变形。
3 巷道数值模拟实验描述
3.1 试验条件
大多数岩体都可视为弹塑性介质，在一定应力水平下表现为线弹性，超过此限即表现为弹塑性。对于大多数脆性岩石来说，其应力应变曲线的曲率很小，发生脆性破坏之前仍可以认为是近乎线弹性。本文主要是研究围岩变形规律，假定岩石是线弹性的，因而也利用了弹性力学叠加原理。并假定岩石是各向同性的，连续的，均质的。
利用数值模拟软件，根据平面应变原理建立巷道模型。设原岩垂直应力为1，侧压系数λ取值分别为0.2，0.4，……1.8，在不同侧压系数情况下，找出巷道围岩最大总位移，从中总结其随侧压系数的变化规律。
3.2 试验模型
假设研究的巷道所处深度相对于开挖高度大很多，在巷道所处位置原岩应力为确定值，即视原岩的垂直应力和水平应力在巷道及其围岩所处空间范围内为常数[3]，并忽略围岩自重的影响。
根据圣维南原理，局部开采对距离巷道35倍跨宽范围内有影响[4]。设计模型边界宽度是开挖巷道宽度的5倍。建立20m20m的模型，巷道宽4m，墙高2m，拱高4m，建立的模型及有限单元网格划分如图2所示。
4 模拟试验结果及分析
试验中取原岩垂直应力σv=1MPa，原岩水平应力σh值刚好等于侧压系数λ。巷道围岩变形前后对比图如图2所示。
从图2可以明显看到如下现象：
⑴ 在假定岩体为均质、弹性介质的前提下承受对称荷载，巷道围岩变形是对称分布的。这一点在其它力学理论书籍中多有论述，在这里得到证实。
⑵ 从巷道围岩变形效果来看，侧压系数为0.2和1.8比侧压系数为1的巷道围岩整体变形较严重。
⑶ 围岩的垂直位移随侧压系数的增加而减少，可以推断出侧压系数越大，开挖引起的地表下沉高度越小。
从图3中可以看出，围岩最大实际位移随着侧压系数增加先由大变小，再由小变大，在侧压系数0.8～1.2范围内，围岩最大实际位移值较小，随着侧压系数的变化率也很小。
5结束语
运用数值模拟软件分析计算巷道在不同侧压系数条件下的围岩变形情况，并准确确定巷道围岩各处位移的大小，无论从技术角度还是经济方面，都是十分可行的。
模拟结果表明侧压系数与巷道围岩的变形规律存在密切的内在关联，分析和掌握他们之间的这种关联，不仅有利于巷道断面形状与尺寸的选择，而且也有助于围岩的支护设计。
本次模拟试验结果是基于均质弹性介质的，因而仅供岩体完整性较好，节理不发育，且岩性单一的工程参考。
参考文献:
[1] 杨运林.巷道开挖围岩变形计算机模拟及支护方案研究[D].武汉科技大学.2006.
[2] 宋友红.公路下磷矿开采的有限元分析[D].中南大学.2005.
[3] 程家国，曲华. 深井高地压坚硬顶板采场围岩特性的数值模拟[J]. 采矿与安全工程学报.2006，23(1):70-73.
[4] 阎龙海，于丽艳，刘宝良.深部矿井围岩应力变形的ANSYS数值模拟[J]. 黑龙江科技学院学报2007，17(1):59-61.
卫星轨道范文6
关键词：规则；默示认同；宪法权威；个人习惯
中图分类号：D915.4
文献标识码：ADOI：10.3963/j.issn.16716477.2017.01.0018
关于宪法权威的认识一般都认为包括三个层面上的权威：法律上的权威、道义上的权威和政治上的权威[1]。在法治国家的建设中，宪法权威是其他法律法规制定的根据，也是所有组织和个人的最高行为准则，任何组织和个人都不得与宪法相抵触，不得凌驾于宪法之上。从传统的法理观念看来，宪法权威的形成是基于宪法自身的至上性和强制性的法律属性，法律规则的规范性基础来源于其强制性，然而宪法权威的形成不必然是基于法律的强制性或宪法自身赋予的至上性，公民内心对于宪法的认知和认同状态对于宪法权威的形成应当同样重要，并且是宪法权威形成的关键因素。
一、法律规范秩序的基础――默示的认同
在传统的法治理念和规范视野内，在法律规则居于主导地位的社会中，人们对于法律规范有着明确的认识，并确定应当遵守法律，法律规范作为构建社会秩序的根本依据和人们的行为准则，其正当性来源于法律的规范强制性，而由法律规则所构建的规范秩序则是立足于法律规范本身所具有的威慑力和强制心理效果，在分析法学的视野中法律的权威来自于制裁或者强权，法律的本质是靠强制制裁执行的者的命令[2]。法律的强制性是其成为社会基本规范的原因，社会秩序的建立必须以法律规范为基础，社会的其他事务和制度的建构应当以法律规范为参考并在法律的轨道内有序运行，依法治国的法治理念是被确认为最为优化的社会治理方案，支撑法治社会秩序存在和发展的是法律的形式和规范，并以国家对法律的保障和法律规则的强制性为基础。
法律规范的存在使得社会秩序的形成更具稳定性，在现代政治国家中，由美国所确立的政体成为世界各国纷纷效仿的模式，宪法自此被认为是构建现代社会秩序最基本的法律，美国政治文明的发展也使得秩序成为理想的社会秩序蓝图。然而在秩序的图式中必然有着对基本法律即宪法的形式强化，形式上的宪法规范影响着社会秩序的形成，法治意义上的社会秩序的基础就是法律规范，作为社会规范的一种，法律规范因其得到国家的认可并以强制力保障其内容得以实现，而具备了成为维护和建立社会秩序的根本因素。在现代国家，由法律规范形成的法律体系的核心是宪法，因而社会秩序是建立在人们对于宪法的认知基础上的，基本法律规范秩序的基础则是来源于人们对宪法的认可。麦考密克在其Institutions of Law一书中所例举的“排队”例子说明了规范性秩序的产生基础，法律规范秩序的基础在于一种非正式的规范性实践，而这种非规范性实践进一步构成了正式的法律秩序的基础，麦考密克认为人们之所以自觉地排队，正是因为这些行动者具有了共同的信念，知道自己应当怎么做，并“相信”别人知道应该怎么做，于是一种依赖于共同信念的规范秩序得以形成[3]。
在麦考密克的制度法学理论看来，社会秩序的基础和规范性来源是基于社会成员之间不成文的T例，一种对规范相互期待的信念，以此共同信念的实践就形成了一种默示的规范。与传统的社会秩序形成理念不同的是，制度法学理论认为法律规范秩序的基础不在于者的命令或法律规范的强制性，而是来自于社会成员对于规范相互期待的认同意识，支撑社会秩序得以存在的是一种默示的规范和对此的默示的认同[4]32，宪法作为法律规范的核心，其所欲形成的秩序的基础应当是公民对于宪法规范的一种默示的认同。
二、立足于默示认同基础上的宪法权威
一般认为宪法权威是指一国宪法在法律上和实践中都具有最高的法律效力[5]，还有人认为宪法权威是就国家和社会管理过程中宪法的地位和作用而言的，其内容包括宪法是国家的根本大法，具有最高的法律效力，是一切机关、组织和个人的根本行为准则等方面[6]。从此种观念看来，宪法权威应当通过其在实践中的切实运行予以体现，同时在具体的宪法实施中体现其最高的法律效力和地位，从而彰显其权威性。然而宪法权威之所以能获得最高的法律地位和法律效力，最重要的因素应当是公民对于宪法规范的默示的认同，这种默示的共同观念构成了以宪法为核心的法律得以成立的基础，此与社会契约论的观点有些许类似，但不同于社会契约的理论假设前提的自然状态的描述和公民让渡权利组成政府实现个体的联合[7]。立足于默示认同基础上的宪法权威是一种观念即公民共同接受“政府有权进行管理，公民应该服从政府和政府制定的法律”的共同观念，公民与政府共同的认同意识表现出来的就是一种默示的惯例，建立在默示认同基础上的惯例取得了对宪法和政府管理的承认，由此宪法才获得了其构建社会秩序、在社会的实践运行中取得最高的地位和法律效力。
法律规范所形成的社会秩序的基础是公民的默认认同意识，基于此，宪法作为法律规范体系的核心，其所确立的秩序必然也是以公民对于宪法规范所具有的默示认同的心理，建立在默示的认同之上的惯例对宪法予以承认，宪法乃至整个法律体系都依赖于此种简单的认同观念：足够多的公民相信其他公民也会像自己一样认同宪法的观念。从这个方面来看，宪法权威应当是以公民对于宪法自觉形成的依附感，并将其作为自己行为的根本准则，由此也成为整个社会秩序正常运转的基础。
默示的认同是一种内化于心的信念，不同于一般意义上国家以强制力作为后盾而推行的法律规范，基于默示的认同而渐进式养成的惯例或规则在压迫式的服从方面的阻力是较小的，公民个体对于规则或是事物的认知与赞同的情况下，可以预见的是公民个体会自觉在规则的指引下进行行为，并不会逾越规则的限度，个体的自由意志是行为的前提，默示的认同将个体的自由意志统一在一个合理的范畴内，进而使得一个区域内的共同体有了较为合理的依靠和支撑。宪法作为一国的根本法律规则，基于社会契约而形成的权力与义务规则对于一定区域内共同体的公民都是普遍适用的，而宪法的有效性适用则依赖于共同体内的公民对于该规范的认同，其权威性的基础应当是共同体内公民对其内化于心的默示的认同。
三、宪法权威得以形成的因素
制度法学理论认为，法律规范性的来源或是法律秩序得以确立的基础是不同于凯尔森的实证分析法学抽象假设――“规范性基础”，也不同于哈特的承认规则理论，而是一种社会成员相互之间的默示的认同，基于相互期待和如何行为的“规范”，默示的规范成为了法律秩序的最终来源[4]4749。宪法同样如此，立足于默示的认同的宪法权威是在公民对于其他公民默认同样会和自己一样行为的前提之下形成的，宪法权威的形成也意味着宪法所欲构建的法治社会的秩序的确立，然而以默示的认同为基础的宪法权威是不同于主流法学理论所设想的那样，而是通过把庞杂的法律规则内化来理解他人的行为，并在此之上构建法治秩序。因此宪法权威的形成必然是另外一种路径，宪法权威的形成应当是其内生因素的使然，包括时间上的累积和宪法在社会生活中的实践性“遗忘”。
（一）时间的累积――内生因素
以规范为核心的法律理论看来，法治的形成和实现必须依靠民众对法律规范的了解和认知，并应当将法律作为一个整体而被信仰，国家的法律的核心地位是个体经过“理性的反思”而建立的，建立于法律之上的秩序因而具有个体理性建构的色彩[8]。宪法权威同样应当是以公民对宪法规范的认知和了解为前提，通过个体理性认知到规范秩序乃至法治秩序的形成，宪法权威在此过程中也自然得以形成。与此理性化的秩序假设不同的制度法学理论认为，秩序的形成包括宪法权威的形成以非理性为基础，但是同样要经过一个转化的过程，公民对于规范的认可并进而转化为个人行动，遵守宪法规范所确立的秩序，但是这一认识是非理性的，是公民自觉的过程。
无论是主流法学理论还是制度法学理论，其都认为法治秩序的形成包括宪法权威的形成且都需要经过一个过程，无论是主流法律理论认为的从对规范的认知到做出相应的行为的过程，还是制度法学理论认为的从规范到默示认同的惯例的转变，法治秩序的形成都依赖于这样的一个过程。对于法律和秩序的形成马克思也指出：“只要作为现状基础的关系的不断再生产，随着时间的推移，取得了有规则和有秩序的形式，这种情况就会发生。”[9]所以法律的形成或是秩序的构建无疑都是一个长时间的社会交往的产物，时间是法律的内生变量之一，同时也是宪法权威的内生因素。
因此宪法权威的形成必然需要时间的积累，时间的内生因素决定着宪法权威和宪法所欲确立的法治秩序的稳定性，法律在社会中被使用的时间越长，其被知晓的可能性就越大，个体的认知也就成为可能，无论是从社会风俗到法律规范或是直接的习惯，法律规范所具有的权威性都会获得社会成员的认可。
（二）社会性的实践――外生因素
制度法学理论认为规则并不是始终以规则的形式在日常生活中被公民个体所意识到，规则会在社会实践的过程中被不断使用，在此过程中有些会逐渐转化为个体的习惯，而规则在被使用的过程中必然会与社会性的实践相结合，与宪法权威形成的实践内生因素不同的是，这一社会性的实践是宪法权威形成的外生因素，其通过将规则外化为个体的习惯并形成稳定的内心认同感。
法律必须处于社会生活之中才会展现其规范性的一面，并使其作为社会秩序的基础因素更为明显，相对于时间的内生变量，社会性的实践是与现实密切联系的，通过社会生活将宪法规则在社会中的生命力彰显，以实现法律规则本身存在的目的，法律规则融入公民生活之中，融入公民社会性的实践活动中，会使得社会个体对法律规则或法律制度更容易承认和接受，而离开了日常生活中公民的行为实践和态度的支撑，宪法权威将会是被架空和边缘化的概念而不具有任何实质性的意义[4]7275。因此，作为宪法权威形成的外生因素，社会性的实践会使规则更加成为自然，成为公民的一种自觉的习惯，将宪法规则乃至法律规则嵌入公民的日常生活之中，在习惯之中形成对于宪法的认同，宪法权威也就自然得以形成。
四、超越规则之治――从规则到习惯
（一）规则之上的习惯
从法的起源观念看来，法律最初的状态为习惯，其次则是社会风俗和惯例，者下达的一般性命令即俗称为法律[10]，从成文法到不成文法，以习惯为基础的规则演变为法律，通过法律规则实现规则之治成为理想的社会治理模式。法律规则源自习惯，在法律取得维持社会秩序的功能之后，遵守法律则是社会成员的基本义务，法律规则的权威性也因社会成员的认同而愈加巩固。
法律规则从习惯中衍生而来，此种习惯是社会成员个体或大多数习惯性的行为方式，并被固定化而成为特定群体共同认可的行为模式，这时的习惯是规则之前的习惯，而在规则之后的习惯则是在规则的基础之上形成的，是公民对于规则熟悉的基础上，在面对现实实践时无意识或下意识而作出反应的行为，这是公民对规则经过内化之后形成的一种默示的认同习惯。所以在制度法W理论看来，社会秩序乃至法治秩序的基础是非理性的，就是对规则内化之后的习惯，公民遵守法律不仅仅是因为了解法律规则，而是因为公民已经将法律规则内化为自身的习惯，出于个人的习惯性思维和意识而做出相应的行为。法律规则只是公民学会守法的工具，一旦公民学会了如何正常行为，就不会去思考是法律规则让他们如此行为，当他们遇到类似的情形时，他们就会进行无意识的处理，而不会再去考虑法律规则是如何规定的，规则在此时甚至被“遗忘”，最终依靠习惯形成了社会秩序，此时的习惯超越了法律规则，成为公民日常生活的行为准则。
规则之上的习惯比规则之前的习惯更具有稳定性，在此基础上形成的宪法秩序或法治秩序因而更加稳固，而宪法权威也自然形成并获得公民对于宪法的尊重。
（二）个人习惯与宪法权威
人们对并非出于设计的规则和惯例的遵守，亦即对传统规则和习俗的遵循，乃是自由社会得以有效运行所不可或缺的条件[11]。惯例或习惯的确立使得社会成员的相互交往更为自由，而不是一种强制性的命令的结果，在规则之上的习惯为社会个体所习得并成为公民无意识的思维方式，个人习惯的确立和增长对于宪法的合法性的确立和法治秩序的形成有着重要的作用。主流法学理论对于个体对规则理性认知的假设过于理想化，公民不可能认知全部的法律规则，也不会每时每刻都在思考法律规则。所以个人习惯的获得是公民对于宪法乃至法律规则体系的非理性认知过程，这一从规则到习惯的转变的前提就是公民已经认同了整个法律体系的合法性，由此法律对个体行为的影响和对社会秩序的构建超越了“规则――行为――秩序”的简单模式，从规则到习惯的内化过程使得个人习惯成为公民行动的影响因素甚至是决定性因素，而规则又具有了习惯的特征，习惯化了的规则构建的社会秩序比较稳定，因为对于一个国家来说，公民对于习惯化了的宪法或其他法律规则，不加思索地按照规则去行为，毫无疑问，这样的宪法秩序是非常坚固的。
法律规则的存在是为了影响公民个体的行为并由此而形成法治秩序，而习惯则是对法律规则的补充，但是规则之上的习惯却不仅仅是规范社会秩序的补充，经过了从规则到习惯的转变，个人习惯成为了公民无意识的行为思维方式，规则已经内化为公民的思维意识之中，宪法的至上性和最高性已成为一种信念，基于默示的认同而形成的宪法权威使得公民更加遵守宪法，宪法秩序的形成也水到渠成。个体习惯“取代”规则的同时也赋予了规则更加强大的生命力，同时在公民无意识的思维并行为的过程中“规则”被遗忘，以个人习惯为特征的宪法秩序是稳定的法治秩序，而宪法权威也在此基础上更加稳固。
五、结语
宪法权威的形成与树立是法治社会建设的必然，建设社会主义法治国家的核心就是依法治国，树立宪法权威。法治秩序建立的过程同时也是宪法秩序的形成过程，实现法律规则之治并不仅仅是依靠法律背后的国家者的命令抑或法律的强制性，同时也包括公民对于规则或宪法的一种默示的认同，基于公民内心对于宪法的信念形成的一种认同，由此使得宪法权威得以确立，默示的认同过程是一个从规则到习惯转变的过程，具有个人习惯性的规则才是“活法”，具有真正的生命力，实现法律规则本身存在的目的，在以个人习惯为特征的规则所构建的社会秩序中，法律规则之治亦自然形成，而宪法权威则愈加稳定。
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