[发明专利]姿轨控一体化微型冷气推进系统

说明书

本发明公开了一种姿轨控一体化微型冷气推进系统，包括储气箱、缓压箱、压力传感器、隔离阀、进气阀、出气管接头、五个电磁阀、控制单元、顶部喷口、四个侧向喷口；储气箱上设有进气阀和出气管接头；出气管接头通过隔离阀与缓压箱相连；缓压箱固定在储气箱上；缓压箱上设有压力传感器；缓压箱上设有六个管接头，分别与隔离阀、五个电磁阀相连；五个电磁阀分别与顶部喷口和四个侧向喷口相连；顶部喷口、四个侧向喷口分别设置在储气箱顶部和四侧；顶部喷口喷射方向向上，四个侧向喷口喷向向下，且四个侧向喷口喷向与顶部喷口喷向夹角均为75°；压力传感器、隔离阀、五个电磁阀均与控制单元电连接；本发明可实现卫星姿轨控制。

技术领域

本发明属于航天器推进技术领域，特别是一种姿轨控一体化微型冷气推进系统。

背景技术

推进系统作为执行机构，可以为卫星提供控制力矩，配合控制分系统完成卫星姿态和轨道控制任务。推进系统对卫星的工作寿命、可靠性、轨道与姿态控制、机动、位置保持等各项功能和性能都有直接的影响，因而是卫星的重要组成部分。目前大多数立方体卫星缺乏一个主动推进系统，限制其轨道寿命和可操作性。为了使微纳卫星变得更加灵活和机动，来完成相关的大型任务，因此微型推进系统对于微纳卫星是必不可少的。

国外大多采用8喷口实现微纳卫星六轴姿态控制，或者10喷口来实现微纳卫星姿态轨道一体化控制，过多的喷口使得供给管路和控制系统极其复杂，而且管路过长会引起的沿程压力损失很大，这是对于推进剂储存能量的一种不必要的浪费。例如，萨里大学研发的STRaND-2推进系统采用10喷口工作模式，其中侧向8个喷口用于姿态控制，端部2个喷口用于轨道控制，10个喷口分为两组，每组5个，两组喷口分别位于微纳卫星上下端面，这样导致供给管路必须穿过整个卫星才能达到更一组喷口。

目前大多数推进系统没有采取缓压工作模式，推进剂从储箱直接通过阀门供给到喷口，随着储存推进剂的减少，推进剂供给压力降低，推力也随之降低，这不利于微纳卫星精确的姿轨控制。

因此为了实现推进系统的姿态轨道一体化控制，提高控制精度，推进剂采取缓压反馈调节工作模式是至关重要的。同时为了提高推进系统的可靠性、减少推进系统的体积占比并延长推进系统的使用寿命、最大化推进剂使用效率，能够实现姿轨控一体化的前提下合理的减少喷口数量、降低推进系统的复杂度是未来推进系统的发展方向之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种姿轨控一体化微型冷气推进系统，以实现微纳卫星姿态轨道一体化控制，通过采取推进剂缓压反馈调节的工作模式可长时间输出稳态推力，提高了推力控制精度，；通过采用侧向4喷口+顶部1喷口设计模式并且通过不同喷口组合模式来实现微纳卫星的六轴姿态控制和双向轨道控制，达到了和传统10喷口控制模式一样的效果，极大地减少推进系统的体积占比并延长推进系统的使用寿命的可靠性、极大地提高了推进剂使用效率，并且提高了系统的可靠性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种姿轨控一体化微型冷气推进系统，包括储气箱、缓压箱、压力传感器、隔离阀、进气阀、出气管接头、五个电磁阀、控制单元、顶部喷口、四个侧向喷口；

所述储气箱上设有进气阀；所述储气箱上还设有出气管接头；所述出气管接头与隔离阀相连；所述隔离阀与缓压箱相连；所述缓压箱固定在储气箱上；所述缓压箱上设有压力传感器，用于检测缓压箱内的压力；所述缓压箱上设有六个管接头，分别与隔离阀、五个电磁阀相连；所述五个电磁阀固定在储气箱上，五个电磁阀分别与顶部喷口和四个侧向喷口相连；所述顶部喷口设置在储气箱顶部，所述四个侧向喷口分别设置在储气箱四侧；所述顶部喷口喷射方向向上，四个侧向喷口喷向向下，且四个侧向喷口喷向与顶部喷口喷向夹角均为75°；所述压力传感器、隔离阀、五个电磁阀均与控制单元电连接；当缓压箱内压力小于预设压力值时，隔离阀开启，向缓压箱内注入推进剂；当缓压箱内压力达到设定压力值时，隔离阀关闭。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：