用于卫星机载设备的供电系统技术方案

一种用于向安装在卫星上的卫星机载设备供电的供电系统，所述供电系统搭载于所述卫星上，包括涡轮发电系统，所述涡轮发电系统能够利用涡轮旋转带动电机产生电力，并且将所产生的电力存储于蓄电装置中，从而通过存储于所述蓄电装置中的电力对所述卫星机载设备供电

【技术实现步骤摘要】
用于卫星机载设备的供电系统


[0001]本专利技术涉及一种用于卫星机载设备的供电系统，属于航空航天领域
。

技术介绍

[0002]航天器技术蓬勃发展，越来越多的人造卫星投入使用
。
于此同时，近年来也日益关注将其它载荷搭载于卫星的载荷仓上随卫星一起发射，从而实现卫星以外的该设备所具有的功能
。
[0003]然而，不同于地面设备，卫星机载设备安装在卫星的载荷仓上，在太空环境中使用，与地面设备能够随取随用电力不同，卫星机载设备的电力供应具有一定的局限性
。
[0004]目前，对于卫星机载设备的电力供应，国内外主要选择太阳能蓄电池组与核电源两种技术途径，然而其各自都具有局限性，并不非常适用于具有大功率用电需求的卫星机载设备
。
例如，目前使用的太阳能蓄电池组最大功率为百千瓦量级，无法满足具有大功率用电需求的卫星机载设备，采用太阳能蓄电池组也会带来充电时间过长的问题；大功率的空间核电源可长期提供百千瓦以上持续的供电，打破了能源的制约，但是其发展受到核反应堆技术的限制
。
[0005]除此之外，上述两种发电途径均无法解决卫星机载设备的高效散热问题
。
目前来说，对于大功率用电需求的卫星机载设备，一般是在该卫星机载设备启动并且工作完成后必须长时间停机进行辐射散热以便将自身热量带走
。
此外，目前卫星机载设备只能先发电储存电能后才能在接收到指令后进行对应工作，机动性以及密集工作能力都较差
。
[0006]在上述背景下，亟需探索一种不同于传统的上述两种发电途径的发电系统以应用于卫星机载设备，实现快速
、
大功率发电
、
高效散热与高机动性
。

技术实现思路

[0007]为了解决上面提到的传统的卫星机载设备的供电问题，本专利技术提出了一种用于向安装在卫星上的卫星机载设备供电的供电系统，所述供电系统搭载于所述卫星上，包括涡轮发电系统，所述涡轮发电系统能够利用涡轮旋转带动电机部产生电力，并且将所产生的电力存储于蓄电装置中，从而通过存储于所述蓄电装置中的电力对所述卫星机载设备供电
。
[0008]根据本专利技术的上述供电系统，与传统的利用太阳能和核能来对卫星机载设备供电不同，本专利技术的供电系统采用涡轮发电系统来对卫星机载设备供电
。
涡轮发电系统能够利用涡轮产生电力，并且将所产生的电力存储于蓄电装置中，从而通过存储于所述蓄电装置中的电力对所述卫星机载设备供电
。
与太阳能发电相比，采用涡轮发动机的发电方式可以快速产生电能，从而使得卫星机载设备能够快速通电并且进行响应，快速响应能力远远优于太阳能发电系统
。
与核能发电相比，结构简单，成本低，也不需要受核反应堆技术的限制
。
[0009]优选地，在上述的供电系统中，所述涡轮发电系统包括：燃料存储部，用于存储燃料；燃气发生器，连接于所述燃料存储部，从而存储于所述燃料存储部中的燃料能够被供应
至所述燃气发生器并在所述燃气发生器中被点燃从而直接产生高温高压的燃气；涡轮部，所述涡轮部与所述燃气发生器相连通并且内部设置有多个涡轮叶片，所述涡轮叶片能够由所述燃气推动从而转动以产生机械能；和电机部，所述电机部与所述涡轮部同轴相连，并将所述涡轮部产生的机械能转换为电能
。
[0010]根据上面的供电系统，涡轮发电系统以燃气发生器中产生的燃气来推动涡轮叶片转动，产生机械能，并且由电机部通过电磁感应将机械能转换为电能，进而提供给卫星机载设备
。
因此，能够利用简单的构造来进行发电，且对于太空的使用环境不具有局限性
。
而且，由于采用燃气发生器，因此，涡轮发电方式产生的燃料废气可以迅速带走热量，与传统的空间辐射散热方式相比，大幅降低了散热时间，提高了卫星机载设备的动作效能
。
另外，根据上面的供电系统，与通常的需要压缩机
、
燃烧室的涡轮发动机不同，本专利技术的机载卫星设备供电系统中，燃气供给系统即燃气发生器和相关的供给设备是相对独立的，燃料在其中催化点燃，直接产生高温高压气体，无需空气的吸入
、
压缩并燃烧膨胀的过程，因此体积小且体积功率密度大
。
[0011]优选地，在上面的供电系统中，所述燃气发生器包括第一进口和第二进口，所述第一进口用于输送燃料质，所述第二进口用于输送氧化剂，所述燃料质和所述氧化器作为双组元的所述燃料被输送至所述燃气发生器中
。
[0012]根据上面的供电系统，经由燃气发生器的第一进口和第二进口能够将双组元燃料供应至该燃气发生器中并且在此直接发生反应产生高温高压燃气并吹动涡轮叶片实现涡轮发电
。
[0013]优选地，在上面的供电系统中，所述涡轮发电系统还包括：设置于电机部的输出端侧的电机控制器和电源变换器，所述电机部中产生的电能被输送至所述电机控制器和所述电源变换器中，并且被转换为具有预定电功率的预定形式的电流，所述电流被存储至所述蓄电装置中
。
[0014]根据上面的供电系统，由于设置了电机控制器和电源变换器，能够将电力调整为预定的电功率和电流形式，从而适用于各种工作场景
。
[0015]优选地，在上面的供电系统中，所述涡轮发电系统还包括：燃气传输管道，设置在所述燃气发生器与所述涡轮部之间从而使所述燃气发生器与所述涡轮部相连，所述燃气传输管道的延伸方向与所述涡轮部的轴向交叉
。
[0016]根据上面的供电系统，由于在燃气发生器与涡轮部之间设置有燃气传输管道，燃气发生器中产生的燃气能够在管道中被稳定燃气流量和压力后在进入到涡轮部中，从而燃气能够被精确地控制和调节，从而满足特定的应用需求
。
[0017]优选地，在上面的供电系统中，所述燃气传输管道的材料为
GH5188
高温材料
。
[0018]根据上面的供电系统，以
GH5188
高温材料来制造燃气传输管道，从而燃气传输管道能够实现耐高温，达到稳定运行和延长使用寿命
。
[0019]优选地，在上面的供电系统中，还包括推力控制系统，所述推力控制系统能够控制作用于所述卫星的推力，其中，所述推力控制系统包括推力喷管，所述推力喷管与所述涡轮部连通，使得进入在所述涡轮部的燃气中的废气能够从所述推力喷管排出
。
[0020]根据上面的供电系统，除了涡轮发电系统外，还设置了推力控制系统，从而能够有效地控制由于涡轮发电系统中的燃气发生器所产生的燃气排出时作用于卫星上的反作用
力即推力，对卫星的移动路径进行制约
。
而且，由于推力控制系统通过其所设置的推力喷管，进入在所述涡轮部的燃气中的废气能够从所述推力喷管排出到太空中，从而涡轮发电系统的大部分热量由燃气废气带走并排出于太空中，涡轮发电系统因而基本不会过热，无需进行额外的散热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于向安装在卫星上的卫星机载设备供电的供电系统，其特征在于，所述供电系统搭载于所述卫星上，包括涡轮发电系统，所述涡轮发电系统能够利用涡轮旋转带动电机部产生电力，并且将所产生的电力存储于蓄电装置中，从而通过存储于所述蓄电装置中的电力对所述卫星机载设备供电，所述涡轮发电系统包括：燃料存储部，用于存储燃料；燃气发生器，连接于所述燃料存储部，从而存储于所述燃料存储部中的燃料能够被供应至所述燃气发生器并在所述燃气发生器中被点燃从而直接产生高温高压的燃气；涡轮部，所述涡轮部与所述燃气发生器相连通并且内部设置有多个周向均布的涡轮叶片，所述涡轮叶片能够由所述燃气推动从而带动涡轮部件转动以产生机械能；所述电机部，所述电机部与所述涡轮部同轴相连，并将所述涡轮部产生的机械能转换为电能
。2.
根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述燃气发生器包括第一进口和第二进口，所述第一进口用于输送燃料质，所述第二进口用于输送氧化剂，所述燃料质和所述氧化器作为双组元的所述燃料被输送至所述燃气发生器中
。3.
根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述涡轮发电系统还包括：设置于所述电机部的输出端侧的电机控制器和电源变换器，所述电机部中产生的电能被输送至所述电机控制器和所述电源变换器中，并且被转换为具有预定电功率的预定形式的电流，所述电流被存储至所述蓄电装置中
。4.
根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：马同玲，管晓乐，王力国，李亮，徐迅，
申请(专利权)人：航天科工空天动力研究院苏州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：