一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法，方法中，获取末子级任务后应用需求，确定钝化排放目标；根据末子级任务后推进剂余量以及排放系统结构，计算排放过程参数；根据钝化排放目标和排放过程参数，确定末子级钝化排放的保障条件要求；若末子级实际状态满足保障条件要求，则通过确定排放系统结构中各设备的工作次序和时间，实现精准排放钝化；若末子级不满足保障条件要求，则重新设定钝化排放目标或改进保障条件要求后返回相应步骤确定精准钝化排放程序。本发明专利技术解决了火箭任务后末子级排放不受控问题，通过精准钝化排放，实现末子级受控交接给后续应用阶段。实现末子级受控交接给后续应用阶段。实现末子级受控交接给后续应用阶段。

【技术实现步骤摘要】
一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及火箭设计领域，尤其涉及一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法及系统。

技术介绍

[0002]空间碎片对飞行器轨道资源造成的风险日益突出，为降低在轨解体风险，在完成既定任务后，火箭末子级上所储存的能源应被耗尽或处于安全状态。对于不能直接再入的运载火箭末子级，在执行主被动离轨时，需要兼顾剩余推进剂、气体排放、电池消耗等钝化措施。现阶段我国运载火箭末子级均设置任务后在轨钝化排放措施，并且在任务飞行程序设计中，星箭分离后均有相应的钝化排放程序，以完成任务后钝化排放任务、防止末子级在轨解体为目标，采用电爆类截止阀、管路等简单系统，花费较小代价实现目标，同时受测控弧段限制，对于排放速率、排放过程干扰量、箭上剩余姿态控制能力等影响排放过程的因素缺少定量评估，排放设定是否满足排放时间需求、排放过程箭体是否稳定等均不受控。
[0003]随着末子级任务后应用需求的提出，要求末子级既要完成钝化排放，又要求末子级至少以一定的受控约束条件交接给后续应用，而当前粗放式的钝化排放程序已无法满足要求。

技术实现思路

[0004]基于上述
技术介绍
存在的技术问题，本申请提供一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法及系统，兼顾安全钝化排放以及推进剂精准排放的效果，解决了任务后末子级钝化排放不受控的技术问题，实现末子级受控交接给后续应用阶段；且步骤明确，便于理解和工程应用。
[0005]第一方面，本申请提供了一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法，所述方法包括：<br/>[0006]S100，根据火箭末子级任务后应用需求，获取对末子级推进剂排放中包括进程、干扰力、姿态、能源在内的约束条件，确定钝化排放目标；
[0007]S200，根据末子级任务后推进剂余量以及排放系统结构，计算获取排放过程参数；
[0008]S300，根据所述钝化排放目标和所述排放过程参数，确定末子级任务中包括姿态控制、推进剂管理、供配电、测量在内的保障条件要求；
[0009]S400，获取末子级任务当前的实际状态信息，接收所述保障条件要求，判断所述实际状态信息是否满足所述保障条件要求；若实际状态信息满足保障条件要求，则根据预设的钝化排放程序确定所述排放系统结构中各设备的工作次序和时间后，进行精准排放；若不满足保障条件要求，则重新设定钝化排放目标或改进所述保障条件要求后返回相应步骤重新分析后确定钝化排放程序。
[0010]进一步地，所述步骤S100中，所述钝化排放目标中，在所述末子级任务交接期钝化排放过程中以及排放后，控制所述末子级的状态参数控制在末子级任务后应用所需参数范
围内。
[0011]进一步地，所述步骤S200中，计算获取的排放过程参数包括分析排放系统阻力损失、真空排放出口物态变化、排放流量和比冲、排放羽流及作用力矢量。
[0012]进一步地，所述步骤S200中，还包括利用真空介质排放试验，以获取排放过程参数；并且，所述真空介质排放试验获取的排放过程参数准确度高于所述定量仿真试验获取的排放过程参数；
[0013]进一步地，所述步骤S300中，实现钝化排放目标所需的保障条件要求还包括：分析姿控推进剂耗量、排放所需时间、电池及单机工作时间。
[0014]进一步地，所述步骤S400中，实际状态信息满足保障条件要求后进行精准排放的方法为：
[0015]将箭上已有系统的任务后姿态控制能力、推进剂管理能力、排放控制供配电能力、测量系统天线指向跟踪能力，与实现末子级交接期钝化排放目标所需保障条件要求进行匹配对比，确定推进剂管理、姿态调整管理、排放控制指令和时间间隔的安排、以及设置姿态控制网络参数，根据末子级交接期的应用需求设计控制系统交接程序和判据，并在能力不匹配时，根据实际情况调整末子级排放目标，或者改进箭上已有系统的保障条件要求。
[0016]进一步地，步骤S100中的钝化排放目标包括：
[0017]推进剂余量被彻底且快速排放；
[0018]对贮箱、高压气瓶在内的压力容器进行减压，并与压力容器外界连通；
[0019]对电池采取包括电量耗尽在内的保护措施；
[0020]控制排放过程中的火箭姿态在预定范围内；
[0021]排放过程在可测弧段内完成，以使排放结果可测量。
[0022]进一步地，在步骤S200中，计算分析的对象和内容包括：
[0023]明确钝化排放程序和排放系统配置，包括发动机额定工况工作排放、发动机惰性燃烧工作排放、发动机组件不燃烧排放或者输送系统专用排放管排放，排放系统配置主要包括排放控制方式、执行机构、管路及附件；分析排放系统阻力损失、真空排放出口物态变化、排放流量和比冲、排放羽流及作用力矢量；
[0024]其中，排放系统结构中的排放管设置有对称倾斜出口，以此减少单侧排放产生的不平衡干扰，并且增加推进剂沉底，避免气、液混合排放带来的排放力不稳定干扰，且排放出口周围无设备干扰。
[0025]第二方面，本申请提供了一种火箭末子级的精准钝化排放控制系统，采用第一方面的方法，所述系统包括：
[0026]目标确定模块，配置为根据火箭末子级任务后应用需求，获取对末子级推进剂排放中包括进程、干扰力、姿态、能源在内的约束条件，确定钝化排放目标；
[0027]参数计算模块，配置为根据末子级任务后推进剂余量以及排放系统结构，计算获取排放过程参数；
[0028]条件确定模块，配置为根据所述钝化排放目标和所述排放过程参数，确定末子级任务中包括姿态控制、推进剂管理、供配电、测量在内的保障条件要求；
[0029]匹配执行模块，配置为获取末子级任务当前的实际状态信息，接收所述保障条件要求，判断所述实际状态信息是否满足所述保障条件要求；若实际状态信息满足保障条件
要求，则根据预设的钝化排放程序确定所述排放系统结构中各设备的工作次序和时间后，进行精准排放；若不满足保障条件要求，则重新设定钝化排放目标或改进所述保障条件要求后返回相应步骤重新分析后确定钝化排放程序。
[0030]本申请提供的技术方案，至少具有如下技术效果：
[0031]本方案兼顾安全钝化排放以及推进剂精准排放的效果，实现末子级受控交接给后续应用阶段；且步骤明确，便于理解和工程应用。
附图说明
[0032]图1为本申请实施例一中一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法流程图；
[0033]图2为本申请实施例一中另一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法流程图；
[0034]图3为本申请实施例一中钝化排放程序示意图；
[0035]图4为本申请实施例二中火箭末子级的精准钝化排放控制系统模块图。
具体实施方式
[0036]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0037]实施例一
[0038]参考附图1
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3所示，本申请实施例提供了一种火箭末子级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述方法包括：S100，根据火箭末子级任务后应用需求，获取对末子级推进剂排放中包括进程、干扰力、姿态、能源在内的约束条件，确定钝化排放目标；S200，根据末子级任务后推进剂余量以及排放系统结构，计算获取排放过程参数；S300，根据所述钝化排放目标和所述排放过程参数，确定末子级任务中包括姿态控制、推进剂管理、供配电、测量在内的保障条件要求；S400，获取末子级任务当前的实际状态信息，接收所述保障条件要求，判断所述实际状态信息是否满足所述保障条件要求；若实际状态信息满足保障条件要求，则根据预设的钝化排放程序确定所述排放系统结构中各设备的工作次序和时间后，进行精准排放；若不满足保障条件要求，则重新设定钝化排放目标或改进所述保障条件要求后返回相应步骤重新分析后确定钝化排放程序。2.如权利要求1所述的火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述步骤S100中，所述钝化排放目标中，在所述末子级任务交接期钝化排放过程中以及排放后，控制所述末子级的状态参数在末子级任务后应用所需参数范围内。3.如权利要求1所述的火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述步骤S200中，计算获取的排放过程参数包括分析排放系统阻力损失、真空排放出口物态变化、排放流量和比冲、排放羽流及作用力矢量。4.如权利要求3所述的火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述步骤S200中，还包括利用真空介质排放试验，获取排放过程参数；并且，所述真空介质排放试验获取的排放过程参数准确度高于所述定量仿真试验获取的排放过程参数。5.如权利要求1所述的火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述步骤S300中，实现钝化排放目标所需的保障条件要求还包括：分析姿控推进剂耗量、排放所需时间、电池及单机工作时间。6.如权利要求1所述的火箭末子级的精准钝化排放控制方法，其特征在于，所述步骤S400中，实际状态信息满足保障条件要求后进行精准排放的方法为：将箭上已有系统的任务后姿态控制能力、推进剂管理能力、排放控制供配电能力、测量系统天线指向跟踪能力，与实现末子级交接期钝化排放目标所需保障条件要求进行匹配对比，确定推进剂管理、姿态调整管理、排放控制指令和时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张众，金益辉，朱亮聪，梁艳迁，张成，于泽游，赵俊淇，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：