一种可分离独立推进舱系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可分离独立推进舱系统，包括：独立推进舱结构、燃烧剂贮箱、氧化剂贮箱、独立推进舱蓄电池、N推力器、北斗短报文终端、N发动机、一体化太阳敏感器、独立推进舱控制单元和氦气瓶；其中，燃烧剂贮箱、氧化剂贮箱、氦气瓶设置于独立推进舱结构的侧壁；独立推进舱蓄电池与独立推进舱结构相连接；N推力器通过支架与独立推进舱结构连接；北斗短报文终端与独立推进舱结构连接；N发动机设置于独立推进舱结构的底部；一体化太阳敏感器与独立推进舱结构连接；独立推进舱控制单元通过螺钉与独立推进舱结构连接。本发明专利技术实现了高轨卫星平台推进系统的分离设计，对提升卫星承载能力以及提高卫星在轨使用寿命有显著优势。以及提高卫星在轨使用寿命有显著优势。以及提高卫星在轨使用寿命有显著优势。

【技术实现步骤摘要】
一种可分离独立推进舱系统


[0001]本专利技术属于卫星转移轨道段前期轨道抬高任务
，尤其涉及一种可分离独立推进舱系统。

技术介绍

[0002]目前，国内高轨卫星平台通常配置与平台其他分系统一体化设计的双组元推进舱。该配置下的化学推进分系统本身干重以及由于配置化学推进分系统引起的卫星构型变化导致的结构等平台干重增加约占卫星平台干重的30％。由于用于转移轨道变轨的490N发动机和高压气路部分仅用于前期星箭分离后的转移轨道抬升，后续卫星同步轨道任务期间该部分化学推进系统成为系统呆重，是制约卫星进一步提升承载比的关键因素。
[0003]高轨卫星双组元化学推进分系统需要完成卫星轨道机动、同步轨道定点捕获、位置保持、各阶段姿态控制和调整的任务要求，必须具备下列基本功能：a)氦气贮存功能。b)氦气减压供应功能。c)推进剂贮存功能。d)推进剂管理分配功能。e)490N变轨发动机点火功能。f)10N姿控推力器控制功能。h)推进分系统电子线路控制功能。卫星在转移轨道和中间轨道的变轨机动期间(从气路系统接通开始，到气路系统截断为止)，系统为挤压式恒压工作模式，贮箱压力维持所需气体由高压氦气瓶提供。在气路断掉之后，直到卫星寿命结束的整个工作期间，推进系统为落压式工作模式，后续整个同步轨道寿命期间内(一般为15年)，上述b)、d)、e)、h)等全部或部分功能因系统工作方式的变化而丧失，与之配套的功能模块也成为系统呆重。
[0004]采用与平台其他分系统一体化设计的双组元推进舱主要存在以下3个问题：1、推进系统转为落压工作模式后，用于转移轨道变轨的490N发动机和高压气路部分成为系统呆重，大大浪费用于轨道维持的推进剂消耗量，严重影响卫星同步轨道寿命；2、一体化推进舱与平台其他分系统统一布局，推进模块或管路布局受各种设备布局位置限制，无法进行最短路径布局设计；3、一体化推进舱设计由于设备布局空间的约束无法进一步缩小卫星本体尺寸。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可分离独立推进舱系统，实现了高轨卫星平台推进系统的分离设计，对提升卫星承载能力以及提高卫星在轨使用寿命有显著优势。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种可分离独立推进舱系统，包括：独立推进舱结构、燃烧剂贮箱、氧化剂贮箱、独立推进舱蓄电池、10N推力器、北斗短报文终端、490N发动机、一体化太阳敏感器、独立推进舱控制单元和氦气瓶；其中，所述燃烧剂贮箱设置于所述独立推进舱结构的侧壁；所述氧化剂贮箱设置于所述独立推进舱结构的侧壁；其中，所述氧化剂贮箱与所述燃烧剂贮箱相对；所述独立推进舱蓄电池与所述独立推进舱结构相连接；所述10N推力器通过支架与独立推进舱结构连接；所述北斗短报文终端通过螺钉
与独立推进舱结构连接；所述490N发动机设置于所述独立推进舱结构的底部；所述一体化太阳敏感器通过太敏支架与独立推进舱结构连接；所述独立推进舱控制单元通过螺钉与独立推进舱结构连接；所述氦气瓶设置于所述独立推进舱结构的侧壁。
[0007]上述可分离独立推进舱系统中，所述独立推进舱结构包括个中心承力筒和个水平托架；其中，所述燃烧剂贮箱通过一个水平托架与中心承力筒连接；所述氧化剂贮箱通过另一个水平托架与中心承力筒连接。
[0008]上述可分离独立推进舱系统中，所述燃烧剂贮箱用于存储双组元化学推进系统的绿色四氧化二氮，所述燃烧剂贮箱的外壳和内部推进剂管理装置采用钛合金加工。
[0009]上述可分离独立推进舱系统中，所述氧化剂贮箱用于存储双组元化学推进系统的甲基肼，所述氧化剂贮箱的外壳和内部推进剂管理装置同样采用钛合金加工。
[0010]上述可分离独立推进舱系统中，所述独立推进舱蓄电池是独立推进舱结构的储能电源，作用是工作时把化学能转化为电能，为独立推进舱结构的加热器和仪器设备长期供电。
[0011]上述可分离独立推进舱系统中，所述10N推力器包括电磁阀和推力室；其中，所述电磁阀和所述推力室相连接；所述推力室包括喷注器和燃烧室喷管；其中，喷注器和燃烧室喷管相连接；所述喷注器采用双涡旋式方案，用耐高温钛合金机加而成；所述燃烧室喷管材料是铌合金，机加成形，所述燃烧室喷管的内外表面涂有硅化物抗氧化涂层。
[0012]上述可分离独立推进舱系统中，所述北斗短报文终端接收北斗和全球定位导航系统(CPS)导航定位信号，完成定位解算，并将定位解算结果通过RS串口发送给独立推进舱控制单元。
[0013]上述可分离独立推进舱系统中，所述490N发动机包括第二推力室和两个推进剂控制阀；其中，两个推进剂控制阀设置于推力室的阀门处；两个推进剂控制阀的作用是分别控制氧化剂和燃料的流动，通过推进剂控制阀的开启、关闭控制发动机的启动与关机。
[0014]上述可分离独立推进舱系统中，所述一体化太阳敏感器测量太阳相对于一体化太阳敏感器的方位，输出的卫星滚动、俯仰姿态，用于建立变轨期间的点火姿态。
[0015]上述可分离独立推进舱系统中，组合体模式下，可分离独立推进舱系统与主星通过连接与分离机构随运载火箭发射入轨；星箭分离后，主星作为组合体主控制器，以可分离独立推进舱系统为执行机构驱动490N发动机点火完成轨道抬升任务；星间分离后，以独立推进舱控制单元为主控制器，自主建立离轨姿态，通过GNSS接收机自主确定轨道并完成离轨操作；可分离独立推进舱系统离轨减速后，飞行至国土短报文回传区域，通过短报文回传减速后轨道；当可分离独立推进舱系统达到预设离轨要求后，独立推进舱蓄电池能源耗尽，完成钝化操作，随后进入地球大气层陨落。
[0016]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0017](1)本专利技术通过可分离独立推进舱系统，可实现高轨卫星推进舱的在轨分离，通过优化双组元推进系统的功能划分，将原有一体化设计的推进舱模块重新优化组合，有效减少卫星同步轨道段系统呆重。
[0018](2)本专利技术通过配置的独立推进舱控制线路盒、一体化太敏、北斗短报文终端等设备，可在独立推进舱与主星分离后，自主建立离轨姿态，实现可分离独立推进舱的自主离轨钝化操作，并将离轨位置通过北斗短报文终端下传至地面。
[0019](3)本专利技术通过星务与测控管理单元(STMU)和独立推进舱控制线路盒(SPSE)主从式控制逻辑设计，可以实现组合体控制和独立推进舱控制两种工作方式，组合体控制模式下，主星为独立推进舱提供供电和信息接口，并使用独立推进舱作为执行机构进行组合体控制。独立推进舱控制模式下，独立推进舱由配置的蓄电池进行供电，并通过独立推进舱控制线路盒SPSE独立完成离轨钝化工作。
[0020](4)本专利技术通过优化氦气瓶、10N推力器、490N发动机等设备布局，将用于转移轨道变轨的490N发动机和高压气路部分形成一个独立的整体，从而实现系统呆重的可分离，进一步提升了卫星的承载比。
附图说明
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可分离独立推进舱系统，其特征在于包括：独立推进舱结构(1)、燃烧剂贮箱(2)、氧化剂贮箱(3)、独立推进舱蓄电池(4)、10N推力器(5)、北斗短报文终端(6)、490N发动机(7)、一体化太阳敏感器(8)、独立推进舱控制单元(9)和氦气瓶(10)；其中，所述燃烧剂贮箱(2)设置于所述独立推进舱结构(1)的侧壁；所述氧化剂贮箱(3)设置于所述独立推进舱结构(1)的侧壁；其中，所述氧化剂贮箱(3)与所述燃烧剂贮箱(2)相对；所述独立推进舱蓄电池(4)与所述独立推进舱结构(1)相连接；所述10N推力器(5)通过支架与独立推进舱结构连接；所述北斗短报文终端(6)通过螺钉与独立推进舱结构(1)连接；所述490N发动机(7)设置于所述独立推进舱结构(1)的底部；所述一体化太阳敏感器(8)通过太敏支架与独立推进舱结构(1)连接；所述独立推进舱控制单元(9)通过螺钉与独立推进舱结构(1)连接；所述氦气瓶(10)设置于所述独立推进舱结构(1)的侧壁。2.根据权利要求1所述的可分离独立推进舱系统，其特征在于：所述独立推进舱结构(1)包括1个中心承力筒和2个水平托架；其中，所述燃烧剂贮箱(2)通过一个水平托架与中心承力筒连接；所述氧化剂贮箱(3)通过另一个水平托架与中心承力筒连接。3.根据权利要求1所述的可分离独立推进舱系统，其特征在于：所述燃烧剂贮箱(2)用于存储双组元化学推进系统的绿色四氧化二氮，所述燃烧剂贮箱(2)的外壳和内部推进剂管理装置采用钛合金加工。4.根据权利要求1所述的可分离独立推进舱系统，其特征在于：所述氧化剂贮箱(3)用于存储双组元化学推进系统的甲基肼，所述氧化剂贮箱(3)的外壳和内部推进剂管理装置同样采用钛合金加工。5.根据权利要求1所述的可分离独立推进舱系统，其特征在于：所述独立推进舱蓄电池(4)是独立推进舱结构(1)的储能电源，作用是工作时把化学能转化为电能，为独立推进舱结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，高若飞，王敏，林滢，裴林，李炤坤，苏宏博，李强，赵晨，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：