OTV作为一种空间机动平台,可靠的在轨发射能力是实现其任务使命的重要前提条件。开展OTV在轨发射动力学建模与仿真研究是我国发展这一重要技术的有效途径。本文将OTV平台、发射装置以及有效载荷作为一个发射系统,建立了从OTV在轨运行段到有效载荷发射,直至安全距离的发射全过程动力学模型。通过大量仿真计算,分析了发射装置误差对发射平稳性的影响,研究了发射后有效载荷的相对运动轨迹的安全性。本文主要取得了以下成果:1、基于多刚体动力学罗伯逊-维腾堡(Roberson-Wittenburg)方法,以研究在轨发射平稳性和安全性为目的,建立了发射系统的无根树系统运动学和动力学模型。相对于将OTV和有效载荷作为两个独立刚体建模,基于多刚体的动力学模型在研究发射过程中系统各刚体间的相互作用以及其对轨道和姿态的影响分析上有明显优势。2、考虑地球非球形引力摄动和大气阻力摄动,建立了高精度OTV轨道动力学模型。该模型与多刚体无根树系统动力学模型组成了一个封闭动力学系统。3、基于Clohessy-Wiltshire相对运动方程,计算了发射后有效载荷与OTV平台的相对运动轨迹,并分析了在轨发射的安全性。4、在运动学和动力学建模的基础上,以面向对象设计的思想为指导,完成了系统的层次分析,设计了软件的基本运行框架,开发了在轨发射动力学仿真软件。5、提出了在轨发射平稳性和安全性的评价指标,利用在轨发射动力学仿真软件,对在轨发射全过程进行仿真。基于仿真结果,分析了影响各评价指标的因素,并探讨了影响因素与评价指标之间的关系。本文的研究工作较好地解决了OTV在轨发射的动力学仿真问题,开发的OTV在轨发射动力学仿真软件在发射装置的设计中得到了有效应用。