相比于传统的化学推进系统，小推力推进系统因其比冲高、工作时间长、体积小和精度高等优势，在航天领域受到了越来越广泛的关注。特别是美国全电推进卫星“深空一号”发射成功以来，发展小推力航天器已成为一种国际潮流。航天器在任务设计初步阶段需要快速的规划出运动轨迹并预估燃料的消耗量，所以根据任务参数快速的设计出运动轨迹是一项需要解决的关键技术。由于小推力航天器的轨道动力学方程非线性较强，直接以解析的形式求解非常困难，而最优控制等优化算法虽然可以设计出运动轨迹，但是计算繁琐非常耗时。因此，如何快速的设计出满足要求的运动轨迹是一个亟需解决的难点问题。本文针对任务设计初步阶段的快速性需求，深入讨论并研究了小推力航天器的快速轨迹设计方法。主要包括以下内容：　　基于多项式函数，研究了共面圆轨道之间的快速轨迹设计方法。为提高轨迹模型的拟合能力，建立了一种解析形式的改进多项式转移轨迹模型。结合位置和速度边界条件，给出了轨迹模型的确定过程。针对交会轨迹设计任务，建立了多项式形式的交会轨迹模型。为满足推进系统推力上限的约束，设计过程中考虑推力加速度的最大值限制，并结合约束条件采用序列二次规划算法确定了轨迹模型中的多项式系数。通过数学仿真，验证了转移和交会轨迹设计方法的正确性和可行性。　　为了设计出燃料消耗更少的转移和交会轨迹，将傅里叶级数引入到轨迹模型的设计中，研究了轨道倾角变化不大时异面圆或近圆轨道之间的转移和交会轨迹设计方法。针对转移轨迹，设计了一种基于傅里叶级数的解析轨迹模型。对于交会轨迹，根据轨道交会时间采用傅里叶级数对运动轨迹进行了拟合，提出了一种可以满足推力加速度最大值约束的交会轨迹模型。通过数学仿真，验证了转移和交会轨迹设计模型的拟合能力，并证明了轨迹设计方法的可行性和快速性。　　针对共面椭圆轨道之间的轨迹设计任务需求，提出了一种形状拼接形式的快速轨迹设计方法。首次将拼接形式的轨迹设计方法引入到形状曲线逼近法中，设计出了能量消耗更少、最大推力加速度值更小的运动转移和交会轨迹。在轨迹模型的设计过程中考虑了安全性约束，并结合约束条件详细的分析了运动轨迹的安全性。通过数学仿真，验证了理论分析的正确性，仿真表明轨迹模型的拟合能力较强，可以满足轨迹设计任务需求。　　为了快速的设计出空间椭圆轨道之间的转移和交会轨迹，提出了一种解析形式的轨迹设计方法。将初始轨道和目标轨道的半径作为参考矢量，结合有限傅里叶级数建立了空间轨迹模型。不仅有效的消除了在轨迹拟合过程中假设运动轨迹成某一特定形状的限制，而且克服了大部分形状曲线逼近法中假设推力方向与速度方向共线的约束，有效的提高了轨迹模型的逼近能力。同时，为了避免碰撞问题发生，将安全性问题融入到了轨迹模型的设计中，并结合约束条件证明了运动轨迹的安全性。通过数学仿真验证了轨迹设计方法的正确性，仿真表明所提出的轨迹模型可以保证运动轨迹的安全性，不仅适用于大倾角椭圆轨道之间的轨迹设计任务，而且还可以设计出燃料消耗更少、最大推力加速度更小的安全运动轨迹。