[发明专利]一种贯通式卫星推进系统在轨加注系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种加注系统，特备是一种贯通式卫星推进系统在轨加注系统，属于卫星在轨维修与维护领域。

背景技术

在轨推进剂补加是在轨服务重点需要解决的问题，在轨推进剂补加是在轨服务当前国际研究的热点。根据国外在轨服务进行过的空间试验与开展中的计划研究，超过50％的项目均与在轨推进剂补加有关。在轨推进剂补加能有效延长在轨飞行器寿命，是最能体现在轨服务经济效益的一项内容。国际空间站开展的在轨补加试验项目，为未来的自主在轨补加任务奠定技术基础。在正在论证的科技部重大专项里，在轨推进剂补加是轨道间服务飞行器的重要业务。

本项专利申请源自民用航天项目“太空燃料站在轨加注技术”。该项目要求针对卫星推进系统开展在轨加注技术研究。为了满足未来我国卫星推进系统在轨加注实际应用需求，要求卫星推进系统在轨加注方案必须满足以下三个条件：(1)对在轨卫星推进系统进行加注必须充分考虑当前卫星推进系统的技术状态，卫星推进系统的可重复加注功能不能影响卫星推进系统的在轨飞行任务；(2)卫星平台在轨加注功能所新增的重量和功耗不能太高，否则不能够满足卫星因此所获得的能力提升要求和经济效益要求；(3)在轨卫星推进系统在轨加注方法应具备较高可靠性，一旦出现故障又没有有效的故障处理方法，将产生灾难性的后果。

卫星在轨加注方法必须基于现有卫星推进系统，且在轨加注过程应尽可能少占用卫星平台的系统资源，从而实现卫星在轨加注技术的经济性和实用性。目前较为成熟在轨加注技术是俄罗斯上世纪80年代提出的基于隔膜贮箱的压缩机式的在轨补给技术，目前我国空间站和货运飞船上也采用了类此的补加技术，但该补加技术并不适合卫星的在轨加注，主要原因包括：(1)目前卫星通常使用表面张力贮箱，不使用隔膜贮箱，导致基于隔膜贮箱的压气机式在轨加注技术无法对采用表面张力贮箱的航天器推进系统进行推进剂补加；(2)压气机式在轨加注技术需要在系统中配置三台压气机和两套液冷模块，整个推进系统重量约900Kg，补加过程中压气机、电机驱动器、液冷模块总功耗达到780W，远远超过目前卫星所能承受的重量和功耗要求。因此，有必要提出一种新型的、适用于卫星推进系统的在轨加注方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种贯通式卫星推进系统在轨加注系统，利用贯通式在轨加注方法实现服务卫星向目标卫星的推进剂补给需要服务卫星在轨加注系统和目标星在轨加注系统的协同工作，包括在轨加注接口对接及检漏、系统管路排气、服务卫星和目标卫星流路接通、循环加注式推进剂在轨补给、加注完成后吹除五个过程，当循环加注式推进剂在轨补给无法实施时，以排气加注式推进剂在轨补给作为备份，目标卫星在轨加注系统设计为简单结构，从而提升与现有卫星推进系统的兼容性。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：一种贯通式卫星推进系统在轨加注系统，包括服务卫星在轨加注子系统和目标卫星在轨加注子系统；

所述服务卫星在轨加注子系统包括服务贮箱、服务卫星推进系统气路组件、第一在轨加注服务接口、第二在轨加注服务接口和服务卫星推进系统液路组件；

所述服务贮箱用于储存液体推进剂，服务贮箱的上端气口通过服务卫星推进系统气路组件分别与第一在轨加注服务接口和气液分离组件连接；

服务贮箱的下端液口通过服务卫星推进系统液路组件分别与第二在轨加注服务接口和气液分离组件连接；

所述目标卫星在轨加注子系统包括目标贮箱、目标星推进系统气路组件、第一在轨加注接口、第二在轨加注接口和目标星推进系统液路组件；

所述目标贮箱用于储存服务卫星供给的液体推进剂，目标贮箱的上端气口通过目标星推进系统气路组件与第一在轨加注接口连接；

目标贮箱的下端液口通过目标星推进系统液路组件与第二在轨加注接口连接；

进行在轨加注时，所述第一在轨加注服务接口与第一在轨加注接口连接，第二在轨加注服务接口与第二在轨加注接口连接；通过服务卫星推进系统气路组件、第一在轨加注服务接口、第一在轨加注接口和目标星推进系统气路组件构成的气体通路实现服务贮箱和目标贮箱之间的压力平衡后，服务贮箱中的液体推进剂依次经过服务卫星推进系统液路组件、第二在轨加注服务接口、第二在轨加注接口和目标星推进系统液路组件进入目标贮箱中。

所述服务卫星推进系统液路组件包括第二加排阀、第一压力传感器、第三自锁阀、循环加注组件、第一流量计和第七自锁阀；

所述第二加排阀用于在地面向服务贮箱加注液体推进剂，所述第一压力传感器用于监测服务贮箱内的液体压力；