随着星载遥感、低延时通信和星地高精度导航等应用需求的快速增长，轨道高度处于150–300 km 的超低轨道（Very Low Earth Orbit, VLEO）卫星受到了广泛关注。相较传统低轨道卫星，VLEO星座在图像分辨率、重访周期、通信链路预算等方面具有显著优势。然而，由于该轨段空气密度较高，导致气动力扰动大、推进功耗高、太阳入射条件变化剧烈，对在轨运行的轨道保持、姿态控制与能量管理提出了前所未有的挑战。尤其是在利用电推进进行轨道维持的任务场景中，推进需求、构型设计与能量供给之间构成了复杂的耦合系统。本文围绕“推–阻–能”三者之间的关系，从系统建模、构型建构、能量评估与任务适配等多个角度出发，提出了一套多维参数耦合分析与设计评估方法，旨在为VLEO电推进卫星提供可行性论证基础与构型优化参考。

本文首先基于面板法对VLEO卫星的典型外形进行建模，引入构型无量纲参数（λ、η）等，构建了一种可统一描述卫星外形对气动力影响的通用建模方法。在此基础上，利用姿-轨及太阳照射模型与气动力解析表达式，分析了不同构型参数对轨道阻力的影响规律，揭示了构型在气动阻力与光照接收之间的“增益–冲突”关系，为能量吸收与耗散平衡分析与任务适配奠定了基础。

其次考虑地球非球形引力场（J2项）引起的轨道面进动效应，本文推导了太阳光线与轨道面夹角（α角）在VLEO轨道中的周期性演化关系，并且得到了一个描述这种变化的简化公式，提出了基于α角的“有效供功窗口”近似计算方法。基于简化公式，通过引入最小α阈值角α0 ，得到卫星飞行时α角高于此α0 的最长时间T，即为轨道最长寿命，首次将“轨道光照周期–能量供需–构型选型”三者整合至同一理论框架中。

最后针对实际任务中面临的表面材料选择、电推进功耗配置与构型限制等问题，本文构建了多参数协同分析模型。通过引入不同材料的阻力系数及抗原子氧腐蚀性能，对比分析了不同设计组合下的轨道寿命、能量盈亏区间与窗口持续时间，同时对比了不同轨道需要达到的寿命对材料选型的影响，量化了各因素对系统运行稳定性与资源利用效率的影响程度。研究表明，在给定J2摄动频率下，合理选择姿态构型与电源系统参数可有效拓展任务可行区域并延长卫星寿命。

综上所述，本文围绕VLEO电推进卫星“气动–轨道–能量–构型”四要素之间的相互制约与影响机制，提出了一套系统建模、量化评估与设计优化相结合的技术路线，填补了当前该类卫星任务在能量–轨道可行性分析方面的研究空白，具有重要的理论意义与工程实用价值。