[发明专利]搭载航天器加电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器控制领域，特别地，涉及一种搭载航天器加电系统及方法。

背景技术

对于搭载发射的航天器，一般要求在发射过程中不加电，即由运载系统控制航天器的供电。对于需要分离的航天器，在星箭分离后由分离开关检测到分离状态后自动给航天器加电；对于不分离的航天器，需要运载系统给出加电控制信号对航天器进行加电。

分离加电方式，一般在航天器和运载系统的分离面配置1～2个分离开关，且在分离之前处于压紧状态。当运载系统发出星箭分离控制信号控制爆炸螺栓或火工切割器解锁分离后，航天器与火箭分离且分离开关弹开，控制后段设备为航天器加电。这种控制方式要确保航天器可靠分离和分离开关可靠弹开，存在一定风险。例如，现有技术中就存在搭载航天器因为上电故障导致任务失败的案例。

不分离加电方式，需要运载系统给搭载设备发出可靠的启动加电信号，如果该信号异常，则存在不能正常上电的风险。

对于搭载卫星来说，目前一般只能在以上两种加电方式中二者选其一，都属于被动方式加电。通过分析可知，不管采用哪种方式，都要受到运载系统的控制，需要正常接收分离信号(分离航天器)或加电启动信号(不分离航天器)，这样存在较大的风险。如果运载系统可靠性不高(例如首飞火箭)，不能正常发出分离信号或加电信号，或者行程开关发生故障，就可能导致航天器系统不能正常加电，直接导致任务失败。因此，亟需开发一种用于搭载航天器的可靠的自主加电启动系统，以在被动加电失败后给航天器自主加电启动，继续完成后续任务。

发明内容

本发明提供了一种搭载航天器加电系统及方法，以解决现有的搭载航天器采用分离加电方式或者不分离加电方式导致的上电可靠性低、系统容易失效的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种搭载航天器加电系统，包括：设于搭载航天器上的供电单元、压力气动开关、延时控制单元；

供电单元电连接设于搭载航天器上的用电负载，用于给用电负载供电；

压力气动开关，用于检测搭载航天器的外部气压，并在外部气压下降到预设阈值时启动延时控制单元；

延时控制单元，用于在上电计时至预定时长后控制供电单元供电给用电负载。

进一步地，延时控制单元包括：

单片机，经压力气动开关电连接供电单元，用于在压力气动开关导通后上电计时，并在上电计时至预定时长后生成触发信号；

继电器开关，设于供电单元与用电负载的电连接线路上，继电器开关的控制线圈与单片机的输出端连接，用于在单片机输出的触发信号作用下控制供电单元供电给用电负载。

进一步地，继电器开关为磁保持继电器；触发信号为脉冲电信号。

进一步地，单片机设有上电判断模块，用于在单片机上电计时至预定时长后，判断用电负载是否加电。

进一步地，预定时长根据压力气动开关的接通时间设定，计算公式如下：

T＝T₁-T₂+T₃

其中，T为预定时长、T₁为航天器的运载火箭的飞行时长、T₂为压力气动开关的接通时间相对于运载火箭点火的时长、T₃为安全裕度时长。

进一步地，压力气动开关包括：波纹管、行程开关和外壳，波纹管和行程开关设于外壳内，其中，

波纹管内密封有预定压力的气体，波纹管的端部与行程开关的压缩触点抵接，以在波纹管的内外压差作用下导通行程开关。

进一步地，供电单元为蓄电池。

根据本发明的另一方面，提供一种搭载航天器加电方法，包括：

检测搭载航天器的外部气压，并在外部气压下降到预设阈值时启动延时控制；

延时至预定时长后控制搭载航天器上的供电单元供电给用电负载。

进一步地，该方法还包括：

延时至预定时长后，判断用电负载是否加电；若否，则控制搭载航天器上的供电单元供电给用电负载。

进一步地，该方法中，采用压力气动开关检测搭载航天器的外部气压变化，预定时长根据压力气动开关的接通时间设定，计算公式如下：

T＝T₁-T₂+T₃